淺談電子產品用透氣透聲膜的技術要點與工藝

唐軍茂，龔天扣，曾銳升

（深圳市安達蓮花科技有限公司，廣東深圳 518000）

電子產品用透氣透聲膜的生產技術革新一直是產業鏈條中的重要一環，其著力點在于應對客戶多種多樣的需求。當今時代，人們的生活水平不斷提高，對于電子產品用透氣透聲膜的生產要求也產生了很大的推動。現如今，絕大多數人都持有至少一部智能手機，這無疑為透氣透聲膜建立了良好的市場銷售環境。只要生產者能夠把握消費者的需求，無疑能帶來巨大的收益。透聲膜可以通過聲波頻率的共振從而進行聲音外放的傳播。然而對于絕大多數透聲膜而言，其對于聲音的透射也是通過傳統工藝進行加工，難以進行創新設計。本文旨在根據當代科學原理以及電子產品用透氣透聲膜的工作要求進一步對技術要點與工藝進行研究。

1 電子產品用透氣透聲膜技術原理

當今發展形勢下，電子產品用透氣透聲膜不僅要求有足夠的透氣透聲性能，而且要求能夠高效防水，從而應對使用過程中的一些意外情況。這不僅要求能夠防水，還要求能夠使得空氣中的分子得以自由出入透氣透聲膜，這對透氣透聲膜的濾網尺寸把握來說無疑是一項高難度項目。而應對該市場需求狀況，絕大多數情況下采取的措施是采用新型防水材料，利用防水結構與材質進行透氣透聲膜的制造。

而所說透氣透聲膜的濾網作用，就是指在微觀層面，透氣透聲膜通過保持一定的分子間距，形成網狀的過濾膜，比過濾膜間隙大的分子，包括水分子等，是無法通過過濾膜的；而體積比過濾膜間隙小的分子，如氮氣氧氣等空氣分子，可以自由進出過濾膜。在濾網尺寸把控到位的情況下，可以做到完全模擬空氣正常流動，而水分子難以進入。為達成這一目的，選取新型材料來制作透氣透聲膜是極具必要性的。

就新興材料而言，如ePTFE 就是一種新開發的能夠用于透氣透聲膜的材料，而且極其適用于電子產品。ePTFE 在化學專業中的名稱翻譯過來是膨體聚四氟乙烯，也稱ePTFE 精細粉體樹脂，是化學產品聚四氟乙烯經過一部分處理得以伸長增長體積，得以膨化，從而獲取的外觀平整而且孔徑縫隙均勻的三維立體網狀結構透氣膜原材料，這種網狀結構形成極其小的孔洞，其大小甚至可達液態水分子的0.01%，這樣的孔洞使得水分子過不來。同時，孔洞又比起絕大多數氣態分子的直徑要大，即使是與相對粒徑較大的氣態水蒸汽分子進行對比，也可以達到其體積的七百多倍。這樣的優質保護膜不僅能夠使得電子產品免受液體侵害從而影響電池或是屏幕的使用，而且能夠促進內外氣體交換，提高電子產品的使用壽命。同時，這樣的分子級別濾網孔徑能夠達到微米級別，小到任何肉眼可見的甚至是不可見的灰塵都不能順利通過，從而達到很好的防塵效果，細微到可以防止0.1微米級別的水汽等外來物質通過。

而且一般而言，這樣的濾網會連續搭建好幾層，如同水簾一般，因此也稱水簾式分子過濾網技術。雖然疊起了好多層，但是層疊結構是一致的，其目的在于防止因單層濾網因意外破裂導致過濾功能障礙。在疊加多層之后，其產生故障的概率大大減小了。同時，濾網過濾的效率得以大大提升，從而起到良好的過濾作用。

上述水簾式過濾網，一般也稱之為高分子水簾過濾網，通過許多固定膠條對許多單位體積的過濾板進行固定；許多過濾板呈上下分布與層疊放置，從而產生水簾瀑布形式的觀感。所述過濾板單元厚度方向上的橫截面呈波浪狀，以實現在過濾板單元上形成若干個相間分布的波峰部和波谷部；若干個所述固定膠條均勻粘附于所述過濾板單元的波峰部上，以實現每兩個相鄰的所述過濾板單元之間的固定粘連，其結構具有穩定性。如圖1所示。

圖1 水簾式過濾網結構圖

對此可以清楚地認識到，透聲透氣膜的發展主要集中在技術領域，技術的發展是當代透聲透氣膜發展的主要條件。由此，對于技術要點的追求與探尋就成了相關專業人員的重中之重。

在水簾式過濾網結構進行產業化發展時，其技術革新工藝也成了必不可少的研究重點。包括如何保障水簾式濾網各層濾網之間的貼合度、濾網之間如何確保不錯落卻有致，從而保障各層次濾網能夠準確地發揮其作用，這都是值得進行技術革新的方面。利用新材料雖然能夠取得一時成就，然而在技術革新的大潮之下，其改變是微不足道的。由此，技術要點與工藝才是生產核心要素。

2 依據水簾式結構與傳統聲學所衍生的技術要點的生產工藝

水簾式結構在透聲透氣膜生產領域應用廣泛，許多大品牌的透聲透氣膜都趨向于采用這種技術結構。然而，許多型號的透聲透氣膜由于其水簾式結構未能全面照顧到聲學傳播，導致膜在聲音外放過程中不能起到很好的效果。由于透氣孔分散過于均勻，導致聲波不能達到最好的傳播效果，波峰和波谷一律被材質攔住，不能實現交匯。這對于聲波的傳播肯定是沒有益處的，也導致了很多情況下出現音質下降等問題。

聲波是一種波，依據波的干涉原理，在波峰和波峰交匯處會產生波的加強，而波峰與波谷交匯處會產生削弱。而傳統水簾式薄膜在設計時沒有對薄膜的材質分散情況進行詳細控制，這很大概率會影響到波的傳播情況，從而使得聲波的疊加情況變得復雜而無規律。雖然水簾式結構是平整光滑的，然而聲波的傳播并不是直來直去的，而是向四周散射。因此，根據聲波的干涉原理進行改進是技術要點之一。如圖2所示。

圖2 聲波的干涉原理及軌道圖

依據圖2所示的理論結構及干涉形式，可以將水簾式結構做出改進，將其邊緣處通過粘貼材料黏在一起，并在其他位置依據圖中的干涉原理做出改進。可以將每一個過濾孔看作雙縫中的一個單縫，依據二維的雙縫干涉原理，可以在最下層先使得高頻或是低頻的聲音干涉波峰進行相交，因為高頻和低頻的頻次與大多數聲音的頻率有所不同，因此若不提前進行加強，到最后會被削弱到剩不下多少，而且缺少低頻的聲音會顯得缺乏底氣。而中頻是絕大部分聲音的頻率，可以設計到膜的后半部分再進行加強。對此，為使得聲波有充分的交匯空間，應當對各層水簾膜之間的間隙進行改進，使其能夠得以變得更加寬敞與遼闊，以取得充分空間使得波峰與波峰進行交匯。

對此，可以在透氣透聲膜靠近電子產品的部分采取一層為低頻增加強度一層為高頻增加強度的水簾式結構，同時通過下一層的水簾結構下移所產生的面積來遮擋波峰與波谷交匯處。此結構不僅能夠增強聲波，更能加強各層水簾膜之間的嵌入程度，從而增強膜的穩定性與堅固程度。而如果對膜的穩定性不能有所保障，還可以在兩邊防止中頻增強結構，而在中間布置高低頻擴大結構，從而更有利于保持膜的穩定性。

在此基礎上，就需要粘貼材料能夠比較牢靠，從而對局部產生的較大縫隙所產生的高氣壓情況進行應對，保障透氣透聲膜的使用壽命。對此，常常采用分子級別的對接粘貼方式。分子對接方法根據不同的簡化程度分為三類：剛性對接、半柔性對接和柔性對接。剛性對接指在對接過程中，所有分子，包括受體與構體之間，均不會發生變化，對于需求難以變化的堅固材質或是過濾材質等制造工藝是很合適的。剛性對接的運算方式較為簡易，只需要考慮是否能夠對接成功即可。半柔性對接一般不用于過濾材質的對接，而是運用于一個大分子與一個小分子的對接過程中。對接時，其中一半的分子，即大分子類似于剛性對接中的狀態，而小分子類似于柔性對接時的狀態。這樣可以最大程度上考慮多方面因素從而進行設計。柔性對接方法就更不適用與過濾膜的制作了。

基于剛性對接方式的過濾膜不僅能夠保證具有一定的堅韌程度，還可以做到牢不可破，即使中間高氣壓所產生的空氣流通強度比以往的透氣透聲膜受力大，也仍然難以破裂，并且可以真正做到分子級別的精確對接，對于聲音的傳播等均具有一定益處，對于電子產品透氣透聲膜改善透聲性的需求提供了很大幫助。而無與倫比的堅韌程度賦予了這樣拼接而成的透氣透聲膜相較其他產品更長的使用壽命，能夠大大提高產品質量。同時，大分子之間的拼接間隙能夠自然地容納小分子自由通過，即對透氣性進行了充分保障，能夠滿足透氣透聲膜對于空氣流通的需要，對于高氣壓情況下的穩定程度也會有所提升。

對于現代電子產品——主要是智能手機或是對講機所采用的透氣透聲膜的工藝，采用ePTFE 材質所制造的具備防水功能的透氣透聲膜所采用的技術是經過特殊的雙向延展工藝處理取得的具備可控微型孔徑，即0.1～5μm 通過拉伸倍率、拉伸溫度控制、拉伸速率功能的防水透氣膜，這種透氣透聲膜的一個極大的優勢是對于電子產品的聲學部分應用時，殼體內部產生的壓力能夠通過細小孔徑得以將壓力所蘊含的機械能釋放。而且依據上述分子拼接的方法，可以準確牢靠地建立能濾過氣體并使得液體難以進入的過濾膜，從而精準可靠地保障電池或是屏幕等部位不受潮濕影響；另外，基于上述聲音頻率的改進辦法所制成的透氣透聲膜，可以保障任何電子產品發揮卓越的透聲效果。

在相同的聲音透過面積下，面密度與透聲效果成正態分布關系。當面密度過大，聲音透過時不能引起防水透氣透聲膜的振動，從而導致聲音插入損耗很大；面密度過小，聲音透過時會引起防水透氣透聲膜的劇烈振動，此類振動如果過于劇烈，就意味著需要更多物理層面的能量來進行維持，此時，聲音在穿透膜時的損耗也會增加。

當便攜式電子產品微型化后，也意味著其透聲口的面積大小也要微型化。一般來說，如果使用限定的一種ePTFE 防水透氣透聲膜，發聲口的面積越小，其聲音損耗越大。當透聲口面積減少時，通過調整其面密度來提高其物理性能、防水等級及透聲效果，就可以減少聲音損耗速率，也能夠使得產品不易老化失效，使用周期長、使用效果好，能夠讓用戶取得更優秀的體驗感。更絕妙的是，即使在惡劣復雜環境下也不會輕易損壞。

3 結束語

對于電子產品用透氣透聲膜的技術要點與工藝的研究一直是行業內技術革新層面的重要一環，而對于技術要點與工藝的了解程度決定了產業員工的工作生產效率。面對新形勢下電子產品用透氣透聲膜的嶄新需求，應當進行創造性分析，精準地對新時代的用戶需求與市場需要進行可視化分析，并通過對新市場的把控了解透氣透聲膜需要研究的側重點，從而確立技術研究的方向，以提高研究效率。而透氣透聲膜的技術要點與工藝提高仍離不開對現有工藝技術進行深度鉆研與了解，從而建立起新形勢下透聲透氣膜的可視化研究方案。電子產品用透氣透聲膜的技術水平與工藝仍在不斷發展中，需要產業工作者不斷了解最新行情，才能夠與新型工藝相接軌，從而保持行業領先水平。