贝斯特新材料牵头的这一标准 填补了国内声学材料领域的一大空白

来源:爱集微 #贝斯特新材料#
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集微网报道(文/王小方)近年来,随着用户对音质体验要求的不断提升,以及搭载扬声器的电子产品日趋多元化和微型化,扬声器后腔虚拟增大技术的出现可以有效解决扬声器空间和音质的矛盾,从而引起越来越多的关注,这其中以N’BASS®为代表的扬声器用吸声材料的价值愈发凸显。凭借突出的性能优势和可靠性,短短数年内,N’BASS ®吸声材料不仅迅速被主流安卓旗舰机型全线采用,也在逐步向平板、笔记本、AR/VR设备、TWS耳机、智慧屏及汽车音响等新应用场景拓宽。

然而,在扬声器用吸声材料的应用潜力不断释放之际,一个紧迫的问题随之浮现,那就是欠缺可供遵循的行业标准,给这类先进材料的进一步应用普及带来不小阻力。

作为国内扬声器用吸声材料的核心领导者,贝斯特新材料当仁不让,火速牵头与终端厂商小米、扬声器厂商及声学方案公司瑞声科技、精拓丽音,以及声学胶粘剂的关键供应商德路工业粘合剂以及上海市计量测试技术研究院等一起规范了吸声材料在扬声器中的使用规范,并对材料的可靠性、测试标准和要求、扬声器胶粘剂等材料要求等方面作出规定。

破解应用矛盾:标准推出正当时

随着手机智能化程度的迭代升级,功能日益强大,搭载的传感器数量不断增加,影像模组也越来越大。同时,在产品轻薄化、便携式的严格制约下,留给扬声器模组的空间不断压缩。

然而,在整个社会数字化程度不断加深的背景下,用户对视频影像、游戏的需求与日俱增,对更具沉浸感的优质音效需求也随之加强。因此,在多重矛盾的夹击下,如何在有限的后声腔体积条件下保证扬声器的声学质量成为电声行业急需解决的问题。

早在十多年前,智能手机已开始在通讯能力之外,寻求更好的音乐播放效果。在彼时技术条件的限制下,找到最合适的吸声材料是活性炭。然而,由于活性炭具有导电的物理特性,会干扰手机天线或射频信号,进而导致手机通讯性能的下降;另外活性炭对挥发性有机物(VOCs)具有不可逆的吸附,导致其声学活性孔道被堵塞,进而导致手机声学性能的老化。因此,业界一直致力于开发较好满足智能手机用微型扬声器的吸声材料。

一直到几年后N’BASS ®材料的出现,其凭借性能和可靠性上的显著优势,迅速获得各大手机厂商的青睐,至今已获主流安卓旗舰机型全线搭载。

N’BASS®是一种纳米超构多孔声学材料,其内部纳米级的孔道经过精细的设计和复杂的工艺处理可以与空气分子发生交互作用,从而产生令人称奇的声学增益,同时具有已被产业实际验证的可靠性。

见证了N’BASS®普及应用过程的声学专家、精拓丽音董事长袁世明将N’BASS®材料的优势概括为三大方面。首先,N’BASS®材料对于天线和射频信号几乎无干扰;其次,N’BASS®材料具有优异的吸声特性,特别是低频性能出色;最后,N’BASS®的主体材料是一种无机陶瓷类粉末,十分环保。

随着以N’BASS®为代表的吸声材料应用的不断普及,行业标准欠缺的问题已经十分突出。因此,为了保障产品品质和一致性,提升终端应用的音质效果,对扬声器用吸声材料的规范化应用已成为当下重中之重。

“就当前的市场现状看,市面上仍存在一些仿冒产品,或不合规产品。”瑞声科技马利鹏表示,“建立一套测试体系评估扬声器用吸声材料,可以使其品质管控更加科学,借助标准对产品特性的识别和侦测,能够有效规避一些仿冒和不合规产品在市面上的流动,有利于维护行业和消费者的权益。”

“某些不合格的多孔吸声材料有容易落粉、易吸附环境中的水分和扬声器中的VOCs导致失效等技术瓶颈,会带来微型扬声器的不可逆损伤和音质影响,严重影响声学性能以及器件的长期可靠性,因此制定一套微型扬声器用多孔吸声材料技术标准和规范迫在眉睫。”马利鹏进一步指出。

贝斯特新材料研发副总经理、N’BASS®事业部负责人以及标准起草组组长张磊也提到,作为扬声器内提升音效的重要材料,吸声材料已在这类电子产品中广泛应用,但该领域标准的缺失,导致每个扬声器制造厂家对于后声腔的多孔材料的评估和应用方法缺乏共识。“几乎每家的标准都不一样,甚至有的厂家只关心扬声器的初始声学性能,漠视其长期可靠性对终端电子产品的影响。”他表示。

交叉互补优势:助力以N’BASS®为代表的吸声材料的应用普及

《微型扬声器用多孔吸声颗粒》标准从立项到最终完成,前后历时一年,于2022年底正式推出。作为一个多方参与的团体标准,其最大的特点是公开化和透明化。

张磊介绍,在标准制定过程中,经不同领域、产业链环节专家的共同深入探讨,将材料语言转化为声学语言,也让标准制定更合理,更符合产业需求,适用面也更加广泛,真正推动产业的健康发展。

“虚拟后腔增大技术实现了材料科学和电声技术的完美结合,解决了优质音效与空间限制之间的矛盾。《微型扬声器用多孔吸声颗粒》标准中对于该技术所对应的吸声材料作了非常清晰的和可量化的定义描述,为业界带来可供遵循的测试标准。”张磊补充道。

依据过往经验,在科技领域中,不少标准由于专业度很高,可能会交给非常窄的应用领域的专家主导,虽然在专业性上能得到保障,但往往导致其适用面过于狭窄。而参与《微型扬声器用多孔吸声颗粒》标准制定的成员完全打通了声学产业链,涵盖材料学、声学和结构设计、系统设计、准确测量等各大环节,发挥出强大的交叉互补优势,既保障了标准的可行性,也极有助于拓宽其适用面。

在《微型扬声器用多孔吸声颗粒》标准制定过程中,集聚了产业链各大厂商的智慧。小米音频研发经理薛远华表示,在提出建议的时候,小米更多地关注如何将产品性能实现更好的发挥,如何更加贴近消费者的体验,并落实到具体到细节中,小米必须为消费者负责。马利鹏表示,本次团体合作中,瑞声科技在终端方面提出一些具体的要求,与贝斯特等合作伙伴之间共同协调,并将其转化到标准里面,包括产品的可靠性和一致性等方面的要求。

“作为扬声器生产厂商,在标准制定过程中,豪声电子基于丰富的终端客户经验向贝斯特新材料提出要求和建议,并与其他伙伴一起完善整个规范。对业内厂商而言,可以沿用标准中的一些测量方法及适用手段,不需再做重复性工作,可以有效节省人力成本。对一些材料厂商,即便本身并不了解声学,有了可供遵循的标准,许多具体难题也能迎刃而解。”豪声科技研发总监虎浩月告诉集微网。

在扬声器的制造过程中,通常需要使用多种不同类型的粘合剂。在工作条件下,扬声器内部最高温度可达150℃,这会导致一些小分子有机物从粘合剂中挥发,随后进入填装于相对密闭后腔的多孔吸声材料中,严重影响声学性能。由此可见,对于扬声器的声学性能表现,多孔吸声材料与粘合剂之间有着密切的关联。

DELO德路工业粘合剂产品经理Florian Riedl表示,从扬声器用吸声材料的发明开始,DELO就以不损害吸声材料的性能为前提,不断改进粘合剂。然而,在《微型扬声器用多孔吸声颗粒》标准推出前,行业缺乏对吸声材料和其他声学材料(如粘合剂)的统一标准,不同扬声器制造商有不同的测试方法和不同基准,且一些制造商只关心最初的声学性能,而忽略了长期可靠性。基于贝斯特在材料开发上的优势,融合DELO带来的可靠的声学胶粘剂的研发经验,在制定标准过程中,双方强强联手,建立了一种有效、且非常重要的,具有适用性的吸声材料与粘合剂相兼容性测试方法,并已写入标准。

“制造商的人员配备,实验室配置和生产条件各不相同,这也是指定这个标准时的主要挑战。而作为推动者和上游供应商,DELO德路工业粘合剂和贝斯特新材料可以提供相关测试和解决方案。”Florian Riedl进一步指出。

拓宽应用场景:以标准牵动创新

目前,中国已经是全球电声器件第一生产国和出口国,也是全球电声器件加工中心,而微型扬声器用多孔吸声材料作为一种国际性的应用,就连国外也没有类似标准,可以说《微型扬声器用多孔吸声颗粒》标准填补了这一空白,也有助于提升国内在材料标准领域的国际影响力。

“我很高兴能看到由贝斯特新材料牵头,联合器件、终端、材料厂商一起制定《微型扬声器用多孔吸声颗粒》标准,这非常利于行业的规范、良性和有序发展,同时,对技术、产品的尊重也能激发公司后续推动创新、产品迭代的积极性。”曾带领中国团队完成了我国声学领域首个自主提出、具有技术主导性的IEC国际标准《IEC 63034 Microspeakers(微型扬声器)》的项目组组长以及中国电子元件行业协会电声分会秘书长沈勇说道。

随着消费电子产品的微型化、轻薄化、便携化等需求日益强烈,相应的微型扬声器的尺寸也在变小,给N’BASS®为代表的扬声器用吸声材料带来越来越多的施展机会,可以预见这种材料的应用场景将越来越多,包括笔记本,平板电脑,蓝牙音响,TWS耳机,VR/AR设备,甚至电动汽车等均有机会采用。

袁世明认为,以N’BASS®为代表的扬声器用多孔吸声材料的应用普及是一个全球化趋势,不论国内,还是国外在这块的标准都是十分欠缺的,而《微型扬声器用多孔吸声颗粒》标准弥补了这一缺失。材料作为基础研究的关键领域,一些关键性原材料也应该有相应的行业标准。对于从最上游进行的深入研究,标准的制定能带来对知识产权的保护,可以说《微型扬声器用多孔吸声颗粒》标准给材料相关标准的制定树立了典范。

2017年,贝斯特新材料完整继承了N’BASS®虚拟后腔增大技术的专利,开始进行国产化、创新迭代及市场推广。经过材料研发、声学工程师以及客户之间的紧密配合,N’BASS®纳米超构声学材料的性能及产品形态经过多轮迭代,现在已经成为手机旗舰机型的标配。

目前,贝斯特新材料在扬声器用吸声材料领域已占据绝对领导地位,并形成强大的专利布局。一款好材料的推出实属不易,还需要把它运用好,形成一种良性循环。作为一家声学材料方案解决公司,贝斯特不仅提供材料,还有提供配套服务,包括众多专业的声音设备和自主声学实验室。

“面向未来发展,贝斯特新材料将和合作伙伴一起继续改进标准,往国标,甚至IEC方向发展。公司还将引入更多专业人员,吸纳更多声音,将标准做得更好,推动更大程度的普及,也希望让中国的电声产业能够在世界范围内发挥出良好的领导力。”张磊说道。

随着消费类设备及其微型扬声器的尺寸越来越小,结构也变得越来越复杂,带来了材料升级和工艺难度提升的挑战。同时,由于许多电子产品对成本较为敏感,市场对更具性价比产品的需求旺盛,比如,对旗舰手机而言,更侧重于性能和可靠性要求,而平板电脑和笔记本则更注重性价比。因此,开发满足多元需求的产品阵列,以缩短扬声器生产周期,同时确保长期可靠性已成为接下来的发展趋势。

薛远华表示,《微型扬声器用多孔吸声颗粒》标准的推出意味着以N’BASS®为代表的扬声器用多孔吸声材料技术迈上了应用标准化的新台阶,它在移动终端使用进入一个标准化的过程。给终端厂商提供了更加稳定可靠,且一致性更好的产品,给用户提供更好的声音体验,同时,它的应用范围将会有更多延伸方向的可能。

作为一种新兴材料,以N’BASS®为代表的扬声器用多孔吸声材料的优势随着应用的快速普及而获得市场广泛认可,而《微型扬声器用多孔吸声颗粒》标准的推出为其进一步普及扫除了障碍,将会在越来越多的场景中得到应用,为消费者带来更美妙的听觉享受。

责编: 张轶群
来源:爱集微 #贝斯特新材料#
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王小方

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