音箱耳機入門系列(6):振膜的制造材料

    振膜即振動的膜片，它的名字體現了其工作狀態：振動，以及其某些物理特征：薄。振膜的制造材料多種多樣，可以是金屬的，也可以是塑料的，也可以是動植物纖維編織的，這些材料有著不一樣的振動特點，也使得采用不同振膜的揚聲器能發出不同風格的聲音。

    從振膜的材料上分類，大致可以分為有機和無機兩大類，無機的主要有金屬類以及玻璃纖維，有極少數的碳纖維。而有機主要有天然和人工合成兩類，人工合成的主要使用各類塑料以及化纖的材料，天然的則包括蠶絲、羊毛等動物纖維，還有棉絲、麻等植物纖維。這篇文章，主要介紹幾種常見的振膜材料，隨著材料科技的快速發展，未來還會出現更多新型的材料用于振膜的設計，屆時我們再發文補充。

    絲絹振膜

絲絹振膜

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    實際上，絲絹膜是絲膜和絹膜的合稱，因為兩者具有很高的相似性，因此常常合稱為絲絹膜。它們都是常用蠶絲編制而成，差別是，“絲”是指的真絲，“絹”指的是絹絲，兩者雖然都是蠶絲，但“品控”不同，真絲的纖維長，絹絲的纖維短，因此絹絲需要若干支通過“捻”的工藝來結成線，由絹絲編制出來的振膜厚度會要高于絲膜，所以聲音的表現力會稍差一些。絲與絹的差異，老外并不太明白，他們都理解為蠶絲[Silk]，包括日本，也使用“絹”來泛指兩者，因此在閱讀一些外國文獻時，要注意到這種理解差異，例如出口到日本的絲膜揚聲器也被稱為“絹膜”。

    絲膜、絹膜都很輕薄，適合作為高音振膜使用，但它某些物理特性需要改造，例如剛性不足等問題，因此絲和絹都需要加工后才能更好的工作，所以絲膜、絹膜一般都會涂刷一種特殊的膠，膠的配方并不統一，但應用原理均是為了改善絲絹的物理性能。

    絲絹膜揚聲器具有相對柔和耐聽的聲學聽感，瞬態、動態的表現均能獲得大部分人的認同，因此大部分高音揚聲器均采用絲絹振膜，相比其他材料，應用范圍要廣泛得多。

    金屬振膜

    金屬振膜也非常常見，金屬振膜又主要分為三種，鋁合金、鈦合金和鈹合金。最常見的是鋁合金振膜，其次是鈦合金，鈹合金因為稀有以及具有毒性，因此極為少見。用于振膜制造的金屬要求密度低、剛性好、延展性優秀等特點，鋁、鈦的合金具有這些特征且相對容易加工。

Creative 創新 GigaWorks HD50 微型音箱 鈦膜高音揚聲器

    鈦具有輕巧，剛性好，用于制造振膜能有效提升高音響應，解析力出眾是鈦膜揚聲器的顯著特點 。

Bowers & Wilkins[B&W] MM-1微型音箱 鋁膜高音揚聲器

    由于鋁、鈦合金的可以加工得極為輕薄且剛性優秀，因此這兩種材質常常被用于高音揚聲器設計當中。金屬高音揚聲器具有更高的頻率響應特性，高頻細節豐富且瞬態優秀。但金屬高音揚聲器，容易出現毛刺的聽感，易使人產生聽覺疲勞。這需要一些其他技術來克服，例如在功放設計中進行適度的壓制，或者在振膜上做特殊的處理，例如氧化、涂刷特殊涂層。

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    鋁、鈦合金并不止適合用于高音揚聲器的制造。也較為廣泛的運用于小口徑的全頻帶或者低頻揚聲器設計當中，這類金屬振膜揚聲器，鈦膜就很少見到了。主要以鋁膜為主。

    鋁膜有一種特殊的處理方式，即氧化，在鋁膜表面形成一層氧化鋁層，氧化鋁是一種化學性質穩定，硬度很高，結構致密的物質，它附著在鋁膜表層，使其構成多層復合結構以改善物理特性。

    塑料振膜

塑料振膜

    塑料是各類高分子化合物的統稱，具體到每一種化合物時其物理特性又有所不同。但共同點是可塑性極高，易加工，成本低，但剛性較差，如果要獲得較好的剛性，需要以增加振膜厚度為代價，它并不是理想的高音振膜材料，但由于成本優勢，在低端音箱中有大量的采用。

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    另外，塑料也可用于低頻揚聲器的振膜制造。

AKG K501 頭戴式耳機 能看到振膜

AKG K701 頭戴式耳機 驅動器，注意看折邊

    隨著材料科學以及加工技術的進步，塑料也可以加工成極為輕薄的材料，厚度僅為幾微米。大部分的動圈耳機揚聲器采用的就是塑料振膜，即便高達數千元的動圈耳機，也主要使用的是塑料振膜，各家的塑料配方雖然不同，但都證明了塑料振膜亦可實現很好的聲學性能。塑料剛性較差的特點依然存在，因此大部分耳機用的振膜都進行了加強處理，例如使用大折環、壓制螺旋形的強化紋等。

    紙基振膜

紙質振膜[紙盆]

    紙盆是低音揚聲器最常見的一種振膜，顧名思義，它的材料就是紙。這種材料具有適中的強度以及阻尼，具有良好自然的聽感，聲音有感染力。但紙的缺點也是相當明顯的，它的一致性不好，遠不如塑料與金屬振膜。它也容易被環境干擾，其吸水性太大，潮濕的天氣時會吸潮導致自重會加大并且剛度降低從而影響聲學性能。因此，紙盆多有涂層處理來改善其缺點。

壓制了加強筋的羊毛盆[紙盆]

    在紙漿中加入其它纖維后，可以加工成更具特點的振膜，例如羊毛盆。羊毛盆并不是完全使用羊毛制造的振膜，而是紙基振膜，“紙”才是其基本屬性。這種混合材料的盆具有一些更加突出的特點，例如羊毛盆，其聲音表現就顯得溫暖易親近，非常討好人。

    編織振膜

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Bowers & Wilkins[B&W] MM-1微型音箱 低音揚聲器

    玻璃纖維通過編織也可以加工成振膜，俗稱防彈布盆。這種材料的優點就是剛性好，耐形變，聲音的瞬態和力度表現好，但易顯得生硬。

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    編織類的振膜并不多，但還能找到一些特殊的編織振膜。例如上圖中低音振膜就是采用棉線編織并涂刷涂層后制成。

    編織振膜沒有太多共同點，決定它們聲學特點的是其基礎材料以及涂層。嚴格的說，絲絹膜也屬于編織振膜的一種，但因為絲絹膜用量很大，往往被視為單獨的一類。

    勿以振膜論聲

    有一些朋友喜歡以振膜論聲，最為典型就是見到金屬的就認為會很吵或者認為解析力優秀。這其實是一種自我心理暗示。實際上，振膜只不過是眾多設計環節中的一部分，它能提供基礎的聲音特征，但這些特征可能隨著聲學結構、電氣性能等等因素的改變而改變，決定音箱或耳機最終聲音表現的，還得看整體的設計。