几年来,随着音响技术的发展,扬声器也取得了很大的进步,高效质优的新产品不断出现,这与材料技术的突破性进展是分不开的。现就材料技术的进步促进扬声器发展的新动态作一简要介绍,以飨读者。
1.扬声器振膜
扬声器振膜是扬声器音质好坏的最关键因素。多年来,振膜的材料有许多突破性进展,平板型和蜂窝状振膜及其它混合物振膜不断地出现与使用。新的振膜主要有:聚丙烯、碳纤维、防弹布、云母、石墨、陶瓷振膜,钛和铝镁合金振膜以及生物纤维素振膜等等,对改善和提高扬声器性能,减少失真起着极其重要的作用。
(1)纸制振膜——纸盆
纸是制造纸盆的一种良好的材料。纸盆有较好的刚性,高内阻尼和适度重量等优点而且价格便宜,纸盆扬声器是历史最长久的。目前一般的、通用型的、廉价的扬声器均以纸盆为主。由于纸盆扬声器具有音色自然等特点,有些高档的扬声器亦有使用。但纸盆的致命弱点是防潮性能差,而且制造纸盆时其一致性难以受控。现代的纸盆是在纸基上喷涂某种塑料(实质上已变为一种复合材料),增加涂层后,其性能较稳定,并可提高其阻尼特性。
(2)Kevlar(防弹布)/Nomex振膜
Dupont(杜邦)公司花费数年时间研制的Kevlar(防弹布)和Nomex是采用先进科技的塑料薄膜。与已有百多年历史的纸浆制造纸盆的技术不同,Nomex-Kevlar膜片是通过热压成形为振盆或超声接合成振盆。现已有许多使用此振盆的扬声器。此种扬声器具有较宽的频响和较低的失真。Dupont公司还推出Kapton振盆和球顶振膜,Kapton振盆主要用于全天候扬声器和抗化学腐蚀的扬声器中。
(3)P.P(聚丙烯)振膜
这种材料是BBC于1976年开发出来的,在高档音响和汽车音响中极为流行。P.P盆是采用热成形方法制成,一致性较好,它不吸湿且失真低。
(4)纤维类振膜
这类振膜常用的有碳纤维、玻璃纤维等振膜。更引人注目的进展是带有聚丙烯或其他热塑性塑料静电粉末喷涂的编织碳纤维或KeVlar纤维的使用。编织纤维振膜用于扬声器已有几年,可达到低失真,大功率。具有静电粉末涂层的纤维振膜可从Hisco(一个高科技材料的供应商)得到。Hisco已推出编织Poly-Kevlar T-149振膜,它比纸轻而强度较好。使用此振膜的扬声器可达到极高的声水平,极低的失真。
(5)金属振膜
在两金属箔层之间使用一合成橡胶层构成的金属振膜已开始进入市场。铝振膜已有十多年历史,现在汽车音响、Hi-Fi音响等均使用铝振膜。大多数压缩驱动器和很多Hi-Fi球顶扬声器则使用铝或钛振膜。金属振膜的固有优点是可被用作音圈散热的极有效的导体,可明显减少功率压缩和烧毁现象。采用航空钛材的高音扬声器可展宽高频,功率大幅提高,音质更为清晰明亮。
(6)复合材料振膜
由法国Audax发明的HDA振膜是世界首创。这种称为HDA(High Definition Aerogel)的振膜材料是一种由纸浆、聚合物、碳纤维等的混合材料,具有质量轻、阻尼高的特性,可制作出反应极为敏感,失真极低的振膜。这种HDA振膜的制作过程与传统的纸盆制造方法是完全不同的,它是利用模型、旋转台、喷枪以电脑控制来完成。此套振膜生产设备是由该公司自行研制成功的,一次可喷两个振膜,约需10秒钟,足见其生产效率之高。国外名厂使用HDA振膜的扬声器,售价数千甚至上万元的不在少数,其品质之优可见一斑。
(7)未来的振膜
据资料介绍,不久的将来,说不定就在本世纪的最后几年中,可能还有使用人造金刚石的薄膜、超低密度的太空硅玻璃、各种新型金属单晶碳等更新更好的材料来制造振膜,使扬声器性能变得更好。
2.扬声器磁路系统
磁体采用高磁能的钕铁硼新磁体,使磁路结构出现了与传统结构完全不同的一种全新的磁路系统。美国Aura公司的辐射状钕磁结构可在很大范围内产生均匀的磁场,具有固有的磁屏蔽和较宽的频响,特别适合于电视和多媒体扬声器。
磁流体首先用于大多数高音单元,进而逐步进入中音单元,而近几年已用于很多低音扬声器中。在扬声器中使用磁流体可得到提高其承受功率,减少失真,提高产品可靠性等许多好处。
3.扬声器悬边(折环)
现在使用的悬边有泡沫边、橡胶边、布边等。泡沫边因为其价格便宜,故最为流行。
悬边的重大进展是出现了一种热塑性橡胶/塑料混合物。来自Advanced Elastomer Systems称为“Santoprene”的材料,是一种以聚丙烯为基体的热塑性合成橡胶。它的外貌很像橡胶,但较轻且成本低。不管是用化学方法(胶粘剂)、机械方法(模压法),还是热的方法(焊接法——不需胶粘剂)连接到振膜上,在化学性质上与聚丙烯都是兼容的。不论颜色是选择黑色(碳黑色),还是抗紫外线的颜色及材料的等级,“Santoprene”材料均具有良好的环境稳定性。Ultimate扩展了此技术,把聚丙烯振膜和它的悬边在同一压模中同时压制出来。
4.扬声器音圈
传统扬声器的音圈采用普通圆形漆包线绕制在圆筒形的纸质音圈骨架上。近年来在音圈上出现的新技术是采用扁线绕制音圈,它是JBL公司首先研制出来的,现很多扬声器公司都采用它。利用扁线占空系数高,磁隙可得到充分利用,使扬声器灵敏度提高。
在音圈设计上采用大口径和多层绕线工艺,采用耐高温漆包线和耐高温胶粘剂,使扬声器功率增大,失真降低。
音圈骨架材料也出现了许多新材料,有铝、Kapton、Nomex、Polyamide(聚酰胺)……等。目前常用的有铝、Kapton音圈骨架。近年来Dupont公司研制并商品化的Kapton MTB是一种高科技的薄膜材料。用它作音圈骨架,具有强度高、重量比铝轻、音圈易散热、不会出现涡流等特点,是一种较理想的音圈骨架材料。
随着材料科技的不断发展,以及新材料、新技术、新工艺的应用,将会出现更多更高效的全新的扬声器。(邱永胜)