记得当年《逃学威龙2》里面有这样一个情节：星仔花了大价钱买的高档音响被丈母娘发现居然是“纸糊的”。
当时还以为这是什么自己看不太懂的“梗”。后来才知道，电影里面说的就是扬声器产品中最重要的发声组件——振膜！
在电影上映的那个年代，扬声器的个头都比较大，振膜也的确都是纸质材料。
但是近十几年手机电脑越做越轻薄，而消费者对音质却越来越挑剔。这就倒逼材料工程师们挖空心思，在研究微型扬声器振膜的“不归路”上越走越远……扬声器的核心组件可以看成一个微型动态系统，它由振动系统、磁路系统和支撑系统三部分组成。
微型扬声器内部构造
振膜就是振动系统的“C位担当”，它的功能是将电平信号通过机械振动转换为声音。
扬声器的高音是否清亮，低音是否浑厚，说到底全看振膜的还原表现力如何。毫不夸张的说，振膜就是扬声器的“声带”，它的性能直接决定了一款耳机的“发烧”程度！
扬声器的几种常见振膜
其实，评判扬声器的音质是一件颇具“玄学”意味的事情，毕竟这里面参杂了太多消费者的主观感受。
不过对于专业的材料工程师来说这倒不是个事儿，因为只要对发声的几个关键要素进行量化评估，就可以判断一款振膜对声音的还原能力。
总结起来，这几个要素就是——重量、刚度和阻尼。
振膜的重量——越轻薄越好
惯性定律告诉我们，质量越大的物体越不容易改变运动状态。
因此如果振膜质量比较大，对于信号的反馈会相对迟钝，声音还原就有很大的迟滞性；反之振膜越轻薄，扬声器的高频特性也越优良、相对瞬态特性也越好！
在微型扬声器这种功率也就几十个毫瓦的场景下，振膜哪怕轻那么一点点，对高频信号瞬态反应的边际效应就足以高出一大截了！
这也是为什么苹果之前还在部分EarPods耳机中使用纸质振膜，但是到现在已经全部换成了塑料振膜。（当然肯定也少不了成本考量～）
苹果耳机振膜的变化
振膜的刚度——大一些最好
所谓分割振动，是指在某些频率上，一片振膜的各个部位不能同步振动的现象。直接的后果就是振膜局部该发声时不发声，使音质丢失很多细节！（谈分割振动_郭继烈）
刚度不足会造成振膜的分割振动
（微型扬声器系统的振动特性研究_廖宁波）
但是高刚度的另一面是机械损耗因数太低，阻尼严重不足，能量不能被振膜本身吸收。虽然瞬态响应快，但是同时也伴有高频共振产生的刺耳的“金属声”。（谈分割振动_郭继烈）
振膜的阻尼值——越高越好
阻尼（damping），是指振动系统由于受到内部或外部作用，振动幅度逐渐下降的特性。
阻尼——让振动趋于停止（wikipedia.com）
具有尽可能高的阻尼对于振膜至关重要。
因为如果想还原出更加“高保真”的音质，振膜除了在信号一来就要立即响应振动之外，在信号终止的那一刹那也要做到嘎然而止，决不拖泥带水。
然而偏偏任何振膜材料都有自己的共振频率，有时候一振动起来就“余音绕梁”停不下来。此时，就需要阻尼胶带技术的帮助了！
阻尼胶带
记得当年参观老东家3M的技术中心，展品里有一面大铜锣显得很特立独行，讲解人员说这是一面“敲不响的锣”。
果然，不管怎么用力敲发出来的声音就像锤子砸在墙上，一声闷响，然后就没然后了。
翻过铜锣的背面只见贴了硬币大小的一片名为2552的铝箔阻尼胶带。据说波音客机就是通过这个技术实现了机舱的降噪！而这也是我头一次亲眼见识阻尼材料技术的牛X之处。
3M的2552阻尼胶带（3m.com.cn）
其实在阻尼材料工程师们看来，机舱降噪和改善振膜音质这两个任务并无本质区别。
就以运动耳机普遍采用的塑料振膜来说吧，主要是PET、PEI、PEEK等工程树脂材料。特点是成本低、可塑性高。随着材料技术的进步，已经可以加工成厚度仅为几微米的薄膜。
微米级厚度的塑料振膜
虽然塑料振膜能做到很轻薄，但是刚度和阻尼是相对较弱的。
因此业内就把几片树脂薄膜通过高阻尼的粘接胶带做成三层复合振膜，如此就可以实现“重量”、“刚度”、“阻尼”三个关键要素的大一统！（改性处理对纤维结构及振膜电声性能的影响_彭奎）
由于共振或瞬时功率过大等原因，振膜总会遇到局部高温、扭转振动之类的极端情况。这些都足以引起膜片的疲劳甚至损坏！（微型扬声器系统的振动特性研究_廖宁波）
自由模态振型分析：振膜的扭转振动（微型扬声器系统的振动特性研究_廖宁波）
也就是说，把两片树脂薄膜粘起来很容易，问题是工作一段时间后振膜会不会被“振散架”？
既要有高阻尼，有效吸收能量；又要有稳定的粘接性能，给振膜提供机械支撑。
看起来光靠“声学”技术是不够了，还需要引入“粘接”技术平台！
一句话概括阻尼的原理，就是外部振动会促使阻尼材料的大分子链段出现相对运动，由此导致分子间互相摩擦生热，振动的机械能就变成了热量被释放掉了。
然而温度比较低的时候固体大分子主链基本是“冻结”状态，只有当外界温度升高到了Tg点附近，物体要“热化了”的阶段分子链段才开始自由活动。此时阻尼才会变得比较强。（NR_NBR高阻尼橡胶材料的制备与性能研究_王建功）
阻尼值随温度变化曲线
（A Rapid Method of Measuring the Glass Transition Temperature Using a Novel Dynamic Mechanical Analysis Method_Y. Zhang , R. D. Adams)
然而“粘接”的原理是正好反过来的。聚合物的储能模量高，胶体的内聚力和抗剪切强度才比较好。这样才能给振膜提供比较好的机械支撑！
但是当温度升高，粘接胶的模量就会大幅度衰减，振膜机械强度也随之降低。（压敏胶研究进展_徐菘）
生活中，玻璃上的陈年不干胶只要拿电吹风吹一会就能撕下来，其实就是这个原理。
模量随温度变化曲线
（A Rapid Method of Measuring the Glass Transition Temperature Using a Novel Dynamic Mechanical Analysis Method_Y. Zhang , R. D. Adams)
那么问题就来了，想让振膜有很高的阻尼，振膜的机械强度就会大幅衰减；想保证振膜的机械性能，阻尼值又要被牺牲掉！
所以想在比较宽的温度范围同时实现“高粘接”与“高阻尼”，真的是“鱼与熊掌不可得兼”？
模量与阻尼值 vs 温度变化的曲线
（A Rapid Method of Measuring the Glass Transition Temperature Using a Novel Dynamic Mechanical Analysis Method_Y. Zhang , R. D. Adams)实际情况是，已经有胶带巨头通过改性技术打破了Tg温度的局限，让阻尼值和粘接稳定性在相当宽的温度范围内都保持了比较高的水平。
从测试数据来看，他们推出的产品让“阻尼”和“粘接”这两个此消彼长的矛盾体实现了性能的同步！
然而光是解决了胶的配方问题还远远不够，能把实验室效果大规模做成稳定的产品才是关键！
扬声器有一个很重要的技术参数——f0，是振膜最低谐振频率的简称。f0的数值越低，低频下潜效果就越好，扬声器重放低音的质感和力度也越好。（集道信息@知乎）
而阻尼胶带的厚度直接决定了振膜的模量，振膜的模量又直接影响f0数值……（各参数的关系还是直接看图吧）阻尼胶层的厚度会影响扬声器的低音效果
也就是说，阻尼胶层的厚度必须做到精确控制。为了更好的阐述这个问题，我们拿某胶带巨头的产品对比着看一下就一目了然了——
两款不同型号的振膜，其他参数相同，当阻尼胶层厚度增加10微米，整体振膜的模量就上升了25%！
也就是说，在胶层的涂布制程中，只要稍微“手一抖”厚度出现少许波动，做出来的振膜就很可能大幅偏离设计性能！这就不仅要求产线设备足够精密，更需要科学的工艺流程做保障！
当然如果在这样的微观尺度都能保证产品的一致性，那真的不负大厂盛名了！
而另一方面，振膜这个微米厚度的薄膜，竟然采用了巨型客机降噪的同源技术。
只能说冰冻三尺非一日之寒，唯有在不同技术平台都有足够深厚的积累，才能实现如此灵活的创新与跨界了吧！
本文选自“胶我选”数据库