手持式電子設(shè)備的防水技術(shù)

摘要：帶音頻元件的手持電子設(shè)備如智能手機(jī)外殼上必須有開孔，以便讓聲波傳輸，而普通手機(jī)聽筒材料不具備防水功能，一旦接觸到液體，電子設(shè)備內(nèi)部元件就很有可能遭到破壞。本文主要針對這個問題提出采取一種新的材料來做防水措施，并建議在電子設(shè)備外層使用納米防水涂層，增加防水功能。

關(guān)鍵詞：手持電子設(shè)備；防水材料；納米涂層

目前市場中用于電子設(shè)備聽筒的防水材料主要是聚四氟乙烯微孔薄膜，這種材料防水性能能比較好，但是卻存在很大的缺陷，便是聲音的阻抗比較大。本文利用紡織品的防水功能進(jìn)行設(shè)計用于電子設(shè)備聽筒防水材料，并采取納米材料進(jìn)行防水，取得良好效果。

1.手持式電子設(shè)備納米涂層防水設(shè)計

納米材料涂層的防水功能可以形象的比喻為荷葉的防水，也就是說納米材料涂層本身具有疏水的性質(zhì)，由于表面張力的作用，落到涂層表面上的水會變?yōu)樗椋粫茐碾娮釉O(shè)備的內(nèi)部材料。

在為電子設(shè)備增加防水納米涂層時，先將電子設(shè)備放入到真空環(huán)境中，在低壓狀況下注入氣態(tài)的防水納米材料，使氣體包圍住電子設(shè)備，此時設(shè)備就會放出等離子體方便納米材料附著到電子設(shè)備表面，進(jìn)而凝固，整個時間大約花費30min，在這個過程中可以說電子設(shè)備的所有元件表面都會包含一層納米材料。設(shè)計過程結(jié)束后，整個電子設(shè)備上的納米涂層厚度約為頭發(fā)直徑的千分之一，同時表面比較光滑，具備了與荷葉相似的表面。在接觸到液體后，會之間變?yōu)樗閹ё弑砻娴幕覊m，電子設(shè)備本身保持清爽。另外由于電子設(shè)備的涂層為納米材料，因此其粘結(jié)度已經(jīng)達(dá)到了分子層面，宏觀表面相當(dāng)于有一層穩(wěn)定的氣體薄膜，在使用中也觸感比較好。

也有公司使用了一種橡膠絕緣體的技術(shù)，為電子設(shè)備添加一種保護(hù)涂層，來實現(xiàn)抗水的功能，雖然不能實現(xiàn)完全的水下使用，但還是允許用戶在沙灘、游泳池等環(huán)境使用。在筆記本鍵盤等的設(shè)計中也包含一些防水技術(shù)，如底部有許多小孔，這就是“導(dǎo)流孔”。這些孔是和鍵盤按鍵的底部基板的孔貫通的，由于防水鍵盤其按鍵的鍵柱支架要高于基板不少，當(dāng)有水不小心倒在鍵盤上時，只要水沒有漫過過鍵柱支架，就會從按鍵的間隔流入到底部基板上，從而保證設(shè)備的安全。

2.手持式電子設(shè)備紡織品聽筒材料防水設(shè)計

材料的設(shè)計：紡織物與聚甲基丙戌酸酯成膜劑反應(yīng)，在壓力0.2MPa，攪拌速度20r/min，軋余率為16.4%下經(jīng)過二浸二軋，把生成物在100℃下預(yù)烘3min，在經(jīng)過焙燒，產(chǎn)物在在壓力0.2MPa，攪拌速度20r/min，軋余率為12.3%下，浸泡到TG-521防水劑中，取出在100℃下預(yù)烘3min，焙烘得到防水材料。

紡織品防水材料性能測試：首先觀察紡織品防水材料的微觀結(jié)構(gòu)，測試普通電子設(shè)備的聽筒聲音的自由衰減量，在把紡織品材料固定在測試孔中，測定此時的聲音衰減量，測試中所有數(shù)據(jù)均為測試值得平均值；采用停滴法，利用DSA100性接觸角儀測定紡織物材料的靜態(tài)水接觸角，也是取平均值；取紡織品防水材料固定在帶有空隙的之成本中，相裝置加入液體，知道有3處漏水時，記錄下此時的水柱高度，取平均值。

防水試驗效果：實驗表明在未經(jīng)成膜劑以及防水劑處理的紡織物并不具備防水功能，經(jīng)過處理后，紡織物防水材料耐水性質(zhì)隨著孔徑的增加而變小，這主要是因為紡織物為成膜劑以及防水劑做了一個防水的支架，使材料排布變得更加具有規(guī)律性，進(jìn)而使得材料本身的表面張力發(fā)生變化，影響了耐水性能；未經(jīng)成膜劑處理的紡織品材料本身的隔音量全部小于3dB，經(jīng)過處理后，在200～400目范圍內(nèi)的紡織物材料的隔音量本身沒有太大的變化，隨著目的加大，隔聲量不斷增加，由于是在500目以上，隔音效果非常明顯，這是因為紡織品的孔徑變小就增加，在聲音傳入到材料表面時，由于材料與聲音的接觸面積大大增加，導(dǎo)致聲波產(chǎn)生一定的共振現(xiàn)象，減弱聲波的傳輸，在平常的電子設(shè)備的使用中要求隔聲量小于3dB，因此需要采取400目以下的紡織物材料來作為聽筒材料。

隨著反應(yīng)的成膜劑含量的增加，紡織產(chǎn)品材料的耐水性逐漸加大，也就是說防水性能越好，在成膜劑含量達(dá)到70%以上時，耐水性顯著的提高，這是因為成膜劑在反應(yīng)中為紡織品纖維表面增加了一層薄膜，大大減小了微孔孔徑，進(jìn)而提高了紡織品材料的防水性能；反應(yīng)中成膜劑的含量對低頻區(qū)（小于5000Hz）聲音傳播沒有太大影響，但是對于高頻區(qū)（大于5000Hz）的聲音傳播有較大影響，約增加了6dB隔聲，這是因為聲音在傳播過程中，引起空氣的震動，造成空氣與周圍孔壁之間產(chǎn)生摩擦，使得部分聲能變?yōu)榱藷崮?，對于低頻區(qū)的聲波來說，振動速度比較慢，因此損耗的能量比較少，由于設(shè)計要求電子設(shè)備聽筒隔聲量小于3dB，因此需要采取成膜劑的濃度為30%。

在測定防水劑濃度對紡織品材料的防水效果時，可以看出，經(jīng)過防水劑處理的紡織材料具有更大的接觸角，隨著防水劑含量的增加，紡織品的防水性能先增加后下降，這是因為隨著防水劑的增加，紡織物表面的含氟聚合物增加，進(jìn)而防水性能增加，但是若是防水劑濃度過高必然會使得紡織品表面形成大量親水性乳化劑，降低防水性能，在防水劑濃度大于50%時，聲音隔聲量大大增加，為符合設(shè)計要求，防水劑的濃度定為10%；在測定焙烘溫度對于紡織品材料的聲音傳播和防水性能影響時，發(fā)現(xiàn)溫度上升，防水性能業(yè)之間上升，這是因為溫度的增加使得反應(yīng)更加完全，進(jìn)一步提高了含氟側(cè)鏈的聲場，進(jìn)而提高了防水性能，在溫度上升時，紡織物材料對聲波的影響不大，因此綜合考慮認(rèn)為烘焙溫度為180℃最佳。

3.結(jié)束語

綜上所述，本文主要針對手持式電子設(shè)備的防水措施展開，分別介紹了納米材料涂層與新型紡織品聽筒防水材料的應(yīng)用，具有良好的防水效果。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，手持式電子設(shè)備在以后的發(fā)展中對預(yù)防水要求也會逐漸變化，這些設(shè)計還需要更多的人去研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳鋒，朱海霖，郭玉海等.用于手機(jī)聽筒膜防水織物材料的研究[J].浙江理工大學(xué)學(xué)報，2013，（2）.

[2]陳鋒.用于手機(jī)聽筒膜防水織物材料的研究[D].浙江理工大學(xué)，2013，（06）.

[3]杜杰.5英寸1080P四核防塵防水智能手機(jī)永遠(yuǎn)出眾，沒有短板[J].數(shù)碼世界，2013，（4）.