一种材料的复合结构和振膜的制作方法

1.本技术属于材料技术领域，具体地，本技术涉及一种材料的复合结构和振膜。


背景技术：

2.随着科学技术的不断发展，越来越多的新材料出现在了人们的生活中。高分子材料由于具有轻便、耐腐蚀、硬度强等特点，被广泛应用在了大大小小的各种设备中。
3.发泡高分子材料是由气体在高分子材料中分散形成，具有低密度、高缓冲、防腐性能好和价格低廉等优点，已经应用在了很多隔热缓冲领域。但发泡高分子材料的吸水率高、导热性差，大大限制了发泡高分子材料的应用范围。


技术实现要素：

4.本技术实施例的一个目的是提供一种材料的复合结构和振膜。
5.根据本技术的第一方面，提供了一种材料的复合结构，所述复合结构包括发泡基体层和设置在所述发泡基体层的至少一个表面的功能层，所述功能层为一层或者多层，所述功能层包括金属层、金属氧化物层和无机非金属材料层中的至少一种。
6.可选地，具有所述复合结构的材料的吸水率小于0.5％。
7.可选地，具有所述复合结构的材料的导热系数大于或等于0.2w/m.k。
8.可选地，所述功能层的厚度范围为0.1nm-10μm。
9.可选地，所述功能层的厚度范围为1-2000nm。
10.可选地，所述功能层包括金属层，所述金属层的金属包括铝、镍、铜、金、银、铬、锌、锡和钛中的至少一种。
11.可选地，所述功能层包括金属氧化物层，所述金属氧化物层的金属氧化物包括氧化钛和氧化锌中的至少一种。
12.可选地，所述功能层包括无机非金属材料层，所述无机非金属材料层的无机非金属材料包括陶瓷、二氧化硅、si3n4、sic、金刚石、石墨、si 和氮化铝中的至少一种。
13.可选地，所述发泡基体层包括发泡高分子聚合物基体。
14.根据本技术的第二方面，提供了一种振膜，包括振膜本体和结合于所述振膜本体的中心位置的球顶，所述球顶采用如第一方面所述的复合结构的材料制作而成。
15.本技术实施例的一个技术效果在于：
16.本技术实施例提供了一种材料的复合结构，所述复合结构包括发泡基体层和设置在所述发泡基体层的至少一个表面的功能层。本技术实施例提供的复合结构通过所述发泡基体层和功能层的结构配合，使得具有所述复合结构的材料获得质量轻、耐腐蚀、较低的吸水率和良好导热性的特点，提高了具有所述复合结构的材料适用范围。
17.通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
18.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本技术的原理。
19.图1为本技术实施例提供的一种复合结构的结构示意图；
20.图2为本技术实施例提供的一种包含所述振膜的发声装置的结构示意图；
21.图3为本技术实施例提供的一种振膜的结构示意图。
22.其中：1-发泡基体层；2-功能层；100-振膜；101-振膜本体；102-球顶。
具体实施方式
23.现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。
24.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。
25.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
26.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
27.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
28.本技术实施例提供了一种材料的复合结构，具有所述复合结构的材料的吸水率较低，而且导热系数大，可以广泛应用在发声装置的振膜等声学领域和电子设备的零部件领域。
29.所述复合结构包括发泡基体层1和设置在所述发泡基体层1的至少一个表面的功能层2；所述功能层2为一层或者多层，所述功能层2为一层的情况下，也就是所述功能层2为单层功能层，或者，所述功能层2为多层的情况下，也就是所述功能层2为复合功能层，所述复合功能层包括一层、两层、三层、四层或五层。
30.具体地，所述发泡基体层1具有质量轻和耐腐蚀的特点，可以实现所述复合结构的轻量化，并且显著提高所述复合结构的耐腐蚀性和使用寿命；而所述功能层2具有很较低的吸水率和良好的导热性，可以在降低具有所述复合结构的材料吸水率的同时，显著提高该材料的导热性。
31.具体地，所述功能层2可以设置在所述发泡基体层1的一个表面，比如将所述功能层2设置在所述发泡基体层1的上表面或者下表面；而为了增加所述复合结构的材料吸水率和导热性，可以在所述发泡基体层1的两个表面均设置所述功能层2，比如将所述功能层2设置在所述发泡基体层1 的上下表面，如图1所示。所述发泡基体层1和功能层2的结构配合使得具有所述复合结构的材料获得质量轻、耐腐蚀、较低的吸水率和良好导热性的特点，提高了具有所述复合结构的材料适用范围。
32.另外，所述功能层2的单层或多层结构可以根据所述复合结构的具体要求设置，比如所述复合结构需要结构紧凑和简洁时，可以将所述功能层 2设置为单层；所述复合结构
需要较低的吸水率和较高的结构强度时，可以将所述功能层2设置为多层。
33.可选地，具有所述复合结构的材料的吸水率小于0.5％，具有所述复合结构的材料的导热系数大于或等于0.2w/m.k。
34.具体地，传统发泡材料的吸水率一般会达到3％甚至更高，而且传统发泡材料的导热系数一般不高于0.05w/m.k，这就大大限制了传统发泡材料在高温高湿和散热要求高领域的应用。而本技术具有所述复合结构的材料通过所述发泡基体层1和设置在所述发泡基体层1表面的功能层2之间的结构配合，使得具有所述复合结构的材料的吸水率小于0.5％，显著低于传统发泡材料的吸水率；另外，具有所述复合结构的材料的导热系数大于或等于0.2w/m.k，比传统发泡材料的导热系数提高4倍或者更多，显著提高了具有所述复合结构的材料的导热性。
35.可选地，所述功能层2的厚度范围为0.1nm-10μm，优选地，所述功能层2的厚度范围为1-2000nm。
36.具体地，所述功能层2的厚度大小与所述复合结构的吸水率和导热性直接相关。所述功能层2的厚度过小时，比如所述功能层2的厚度小于0.1nm 时，所述功能层2虽然可以保持较高的导热率，但所述功能层2起不到降低吸水率的作用，也就会导致具有所述复合结构的材料的吸水率过高。而且所述功能层2的厚度过小时，所述功能层2的均匀设置难度增加，在所述功能层2设置不均匀时，可能导致所述功能层2上出现空洞，影响所述复合结构的材料的吸水率；所述功能层2的厚度过大时，比如所述功能层 2的厚度大于10μm时，所述功能层2虽然可以保持较低的吸水率，但所述功能层2的导热作用显著降低。而且厚度过大的所述功能层2也会增加所述功能层2设置成本，降低所述复合结构的经济性。另外，所述功能层 2的具体厚度可以根据所述复合结构的具体要求确定，本技术实施例对所述功能层2的具体厚度不作限制。
37.可选地，所述功能层2包括金属层和金属氧化物层中的至少一种。
38.具体地，所述金属层可以为铝、镍、铜、金、银、铬、锌、锡和钛等金属中的至少一种组成的金属层，上述金属组成的所述金属层具有导热系数高的特点，比如金属铝的导热系数为237w/m.k，金属铜的导热系数为 398w/m.k，金属银的导热系数为411w/m.k，所述金属层设置在所述发泡基体层1表面后，可以显著提高具有所述复合结构的材料的导热系数，提升所述复合结构的导热性；而一定厚度的所述金属层具有较低的吸水率，可以保证具有所述复合结构的材料的吸水率小于0.5％。
39.所述金属氧化物层可以为氧化钛和氧化锌等至少一种组成的金属氧化物层。所述金属氧化物层的导热系数虽然低于所述金属层，但所述金属氧化物层具有较好的耐腐蚀性和硬度，可以提高所述复合结构的使用寿命。另外，所述金属层和金属氧化物层可以混合后形成混合功能层，也可以是至少一层所述金属层和至少一层所述金属氧化物层在叠层设置后形成复合功能层。
40.可选地，所述功能层2为金属层的情况下，所述金属层可以为电镀层。也就是所述金属层可以通过电镀的方式成型在所述发泡基体层1的表面，在所述发泡基体层1的表面具有凸起或者凹坑时，电镀的成型方式仍然可以保证所述金属层与所述发泡基体层1的表面紧密贴合，提高所述复合结构的结构紧凑性和结构强度。
41.可选地，所述功能层2包括无机非金属材料层。
42.具体地，所述无机非金属材料层采用无机非金属材料制成，所述无机非金属材料具体包括陶瓷、二氧化硅、si3n4、sic、金刚石、石墨、si和氮化铝等材料中的至少一种。上述无机非金属材料同样具有较高的导热系数，比如金刚石的导热系数可以达到1300-2400w/m.k，石墨的导热系数可以达到119-165w/m.k，所述无机非金属材料层设置在所述发泡基体层1 表面后，可以显著提高具有所述复合结构的材料的导热系数，提升所述复合结构的导热性；而一定厚度的所述无机非金属材料层同样具有较低的吸水率。另外，所述金属层、金属氧化物层和无机非金属材料层可以混合后形成混合功能层，也可以是至少一层所述金属层、至少一层所述金属氧化物层和至少一层所述无机非金属材料层在叠层设置后形成复合功能层。
43.可选地，所述无机非金属材料层为涂覆层，也就是所述无机非金属材料层可以通过浸渍、喷涂或旋涂的方式成型在所述发泡基体层1的表面，在所述发泡基体层1的表面不平整时，浸渍、喷涂或旋涂的成型方式仍然可以保证所述无机非金属材料层与所述发泡基体层1的表面紧密贴合，提高所述复合结构的结构紧凑性和结构强度。
44.可选地，所述发泡基体层1包括发泡高分子聚合物基体。
45.具体地，所述发泡高分子聚合物基体可以包括发泡聚甲基丙烯酰亚胺 (pmi)、发泡聚苯乙烯(ps)、发泡聚酯(pet)、发泡聚氨酯(pu)、发泡有机硅、发泡乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)、发泡烯烃类弹性体(poe)、发泡聚氯乙烯(pvc)、发泡聚酰胺、发泡聚酰亚胺(pi)、发泡聚醚醚酮 (peek)和发泡聚醚芳腈等发泡高分子聚合物基体中的至少一种。上述发泡高分子聚合物基体具有较低的吸水率、保温、防震和缓冲性能好的优点，可以保证所述复合结构良好的防护功能。
46.可选地，所述发泡高分子聚合物基体具有泡孔，所述泡孔包括封闭泡孔和开放泡孔中的至少一种。高分子聚合物基体在发泡条件下形成所述泡孔。
47.具体地，所述发泡条件为化学发泡或物理发泡。所述化学发泡是指利用化学方法产生气体来使所述高分子聚合物基体材料发泡的方法。具体可以先将所述高分子聚合物基体加热融化，在融化后的所述高分子聚合物基体中加入化学发泡剂形成混合物，继续加热该混合物后使化学发泡剂发生分解，从而释放出气体，该气体在所述高分子聚合物基体成型过程中形成气泡；或者，利用所述高分子聚合物基体材料在加热时的不同组分之间发生化学反应，在化学反应条件下释放出的气体在所述高分子聚合物基体材料成型过程中进行发泡。所述物理发泡是指在所述高分子聚合物基体材料加热条件下中通入压缩空气，在所述高分子聚合物基体材料成型过程中使其内部及表面形成气泡的方法。所述物理发泡不会对所述发泡高分子聚合物基体材料的化学性能、分子结构造成影响，并且能够在所述发泡高分子聚合物基体材料的内部形成均匀的气泡。
48.图1给出了一种所述复合结构的结构示意图，其中发泡基体层1为具有封闭泡孔的pmi发泡基体层，功能层2为设置在pmi发泡基体层表面的金属铝功能层。pmi发泡基体层和金属铝功能层的结构配合使得具有复合结构的材料获得质量轻、耐腐蚀、较低的吸水率和良好导热性的特点，提高了具有复合结构的材料适用范围。
49.参见图2和图3，本技术实施例还提供了一种振膜100，应用于发声装置领域，所述振膜100包括振膜本体101和结合于所述振膜本体101的中心位置的球顶102，所述球顶102采用所述的复合结构的材料制作而成。
50.具体地，所述的复合结构的所述发泡基体层1和功能层2的结构配合，使得具有所述复合结构的材料获得质量轻、耐腐蚀、较低的吸水率和良好导热性的特点。具有所述振膜100的发声装置在长期运行的过程中，发声装置内部会产生较多的热量，而导热性好的所述振膜100可以将发声装置内部产生的热量及时传导到发声装置的外部，既保证了所述振膜100的振动灵敏性，又提高了发声装置的使用寿命。
51.另外，本技术实施例提供的所述复合结构的材料还可以用于发声装置、手机等电子设备的壳体，或者手机内部支架等零部件，以充分发挥所述复合结构的材料的质量轻、耐腐蚀、较低的吸水率和良好导热性的特点。
52.下面通过具有所述复合结构的材料实施例和传统发泡材料对比例的性能进行对比。
53.实施例1
54.发泡基体层1：采用发泡pmi材料制成；
55.功能层2：包括三层，从内向外依次包括铝层、氧化钛层和陶瓷层，其中，铝层的厚度为1nm，氧化钛层的厚度为1nm，陶瓷层的厚度为1nm。
56.实施例2
57.发泡基体层1：采用发泡ps材料制成；
58.功能层2：采用陶瓷层制成，陶瓷层的厚度为1nm。
59.实施例3
60.发泡基体层1：采用发泡pvc材料制成；
61.功能层2：采用金属镍层制成，金属镍层的厚度为1nm。
62.实施例4
63.发泡基体层1：采用发泡pu材料制成；
64.功能层2：采用金刚石层制成，金刚石层的厚度为1nm。
65.实施例5
66.发泡基体层1：采用发泡ps材料制成；
67.功能层2：采用陶瓷层制成，陶瓷层的厚度为100nm。
68.实施例6
69.发泡基体层1：采用发泡pvc材料制成；
70.功能层2：采用金属铜层制成，金属铜层的厚度为2000nm。
71.对比例1
72.发泡基体层1：采用发泡pmi材料制成，该发泡基体层1与实施例1 的发泡基体层1相同。
73.对比例2
74.发泡基体层1：采用发泡ps材料制成，该发泡基体层1与实施例2 的发泡基体层1相同。
75.对比例3
76.发泡基体层1：采用发泡pvc材料制成，该发泡基体层1与实施例3 的发泡基体层1相同。
77.对比例4
78.发泡基体层1：采用发泡pu材料制成，该发泡基体层1与实施例4 的发泡基体层1相同。
79.表1实施例具有本技术复合结构的材料和传统发泡材料对比例性能参数
[0080][0081][0082]
从表1中可以看出，具有本技术复合结构的材料吸水率均小于0.5％，具有本技术复合结构的材料导热系数均大于0.25w/m.k，实施例3中具有本技术复合结构的材料导热系数达到了0.68w/m.k，使得具有复合结构的材料获得较低的吸水率和良好的导热性，提高了具有复合结构的材料适用领域。
[0083]
而传统发泡材料的吸水率均大于3.5％，传统发泡材料的导热系数均小于0.05w/m.k，限制了其在高温高湿和散热要求高领域的应用。
[0084]
虽然已经通过例子对本技术的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本技术的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本技术的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本技术的范围由所附权利要求来限定。