Uma membrana vibratória de diamante e seu método de fabricação consistem na passagem de energia não uniforme (como fio de resistência térmica, plasma, chama) que excita o gás dissociado sobre um molde. A diferença na distância entre a superfície curva do molde e a energia não uniforme que excita o gás dissociado gera diferentes efeitos de aquecimento. Quando o material de diamante é depositado sobre a superfície do molde, o crescimento do material de diamante é diferente, de modo que a membrana vibratória de diamante apresenta características de vibração não homogêneas, resultando em uma largura de banda de áudio mais ampla.
Ao selecionar o material do diafragma, as principais considerações são a dureza e as características de amortecimento. A dureza determina a frequência natural do material; materiais com alta dureza tendem a ter frequências naturais mais elevadas, enquanto materiais com baixa dureza tendem a ter frequências naturais mais baixas. Materiais com boas características de amortecimento proporcionam uma resposta vibratória mais suave à membrana vibratória, resultando em um nível de pressão sonora mais uniforme.
Tradicionalmente, os materiais mais comuns para membranas vibratórias incluem papel, polímeros, metais (Be, Ti, Al), cerâmica, etc. O papel e os polímeros possuem boas características de amortecimento, mas baixa rigidez, são frágeis e apresentam baixa dureza, o que limita sua frequência máxima de operação. Embora as membranas vibratórias metálicas apresentem melhor dureza, metais de alta dureza como Be e Ti são caros e de difícil processamento. Os materiais cerâmicos também apresentam o problema de processos de sinterização complexos. Devido às excelentes propriedades mecânicas e resistência do diamante, ele é adequado para a fabricação de diafragmas leves e de alta rigidez, podendo ser utilizado em alto-falantes de médias e altas frequências. O som desejado é gerado pela frequência de vibração do diafragma. Quanto maior a frequência de vibração do diafragma, mais rigorosos são os requisitos de resistência mecânica e qualidade, e o uso de diamante na fabricação do diafragma permite atingir esse objetivo.
De modo geral, a membrana vibratória possui um limite superior de frequência de resposta. Contudo, independentemente de a membrana vibratória ser feita de diamante ou outros materiais, a frequência natural é limitada a uma faixa específica devido às propriedades uniformes do material, o que restringe seu desempenho em termos de largura de banda. As características de amortecimento e a rigidez não podem ser alteradas arbitrariamente, o que limita a qualidade sonora e o timbre. Portanto, para abranger a faixa de frequência aceitável ao ouvido humano, geralmente é necessário utilizar múltiplos diafragmas com diferentes larguras de banda e limites superiores de frequência simultaneamente para obter o melhor efeito sonoro. Assim, na técnica anterior, existe uma tecnologia que utiliza diferentes materiais para fabricar a membrana vibratória em seções. A parte central da membrana vibratória é feita de um material com alta dureza, e o anel externo, de um material com baixa dureza. Essas duas partes são então unidas para formar uma única membrana vibratória com duas durezas e espessuras diferentes simultaneamente, permitindo abranger uma largura de banda maior. No entanto, a espessura da membrana vibratória geralmente é extremamente fina, dificultando a junção. Se for para ser aplicado a materiais diamantados, sua tecnologia de ligação e agente de ligação apresentam grandes problemas, portanto, não é fácil aplicá-lo a esses materiais.
Para solucionar os problemas acima, a presente invenção propõe um filme vibratório de diamante e seu método de fabricação, que permite alterar a dureza, a espessura e as características de amortecimento de diferentes regiões do filme vibratório de diamante, de modo que ele apresente características de vibração não uniformes e cubra uma ampla faixa de frequência.
De acordo com a membrana vibratória de diamante e seu método de fabricação divulgados na presente invenção, um molde com uma superfície curva é fornecido, e uma energia não homogênea (não homogênea) que excita um gás dissociado passa pela parte superior do molde para gerar alta temperatura para aquecer o molde de modo que a superfície do molde apresente uma distribuição de temperatura desigual.
Por exemplo, com
1. O fio de resistência térmica é o ponto central (a área de maior energia), e a concentração da substância de reação apresenta uma distribuição irregular em forma de anel.
2. Devido aos efeitos do comprimento de onda, da amplitude e das ondas estacionárias no plasma excitado por energia de alta frequência, a concentração das substâncias reagentes apresenta uma forma esférica com distribuição não uniforme.
3. A energia da chama se dissipa para fora a partir da área central, e a concentração das substâncias reagentes apresenta uma distribuição divergente e irregular.
A temperatura e a concentração da substância de reação geradas pela energia acima decaem rapidamente para fora em sequência; portanto, diferentes posições da superfície do molde entram em contato com diferentes regiões de concentração da substância de reação, resultando no crescimento de filmes de diamante com diferentes estados estruturais e espessuras. Isso confere ao material de diamante características de vibração não uniformes (não homogêneas), como distribuição não uniforme de espessura ou dureza. O filme fino de diamante é então removido do molde para formar o filme de vibração de diamante. Os estados estruturais dos materiais de diamante incluem microcristais, nanocristais e outros.
De acordo com o filme vibratório de diamante fabricado pela presente invenção, sua dureza e espessura não são uniformes, sendo a dureza da área central alta e a dureza da área da borda baixa, e a espessura da área central grande e a espessura da área da borda pequena. As características de vibração de cada parte são afetadas pela dureza e pela espessura, apresentando diferentes frequências naturais, de modo que o diafragma de diamante pode ter uma largura de banda maior.
Descrição dos desenhos
As figuras 1A a 1D são diagramas esquemáticos do processo de produção da primeira forma de realização preferida da presente invenção;
A Figura 2A é a vista superior do molde da primeira forma de realização preferida;
A Figura 2B é a vista lateral do molde da primeira forma de realização preferida;
A Figura 3 apresenta a análise de frequência e volume da primeira modalidade preferencial e do estado da técnica; e
As figuras 4A a 4D são diagramas esquemáticos do processo de fabricação da primeira forma de realização preferida da presente invenção.
Entre eles, sinais de referência:
10 moldes
12 Primeira Camada Vibracional
14 Segunda Camada Vibracional
20 fios de resistência térmica
Superfície do molde A, B, C, D
Data da publicação: 30 de junho de 2023