原创 漫谈扬声器的锥体振膜材料

电动式喇叭的振膜（中及低音喇叭的振膜或称音盆）材料有许多种,常见的有纸盆振膜、塑料振膜，金属振膜、合成纤维振膜等。

纸盆振膜历史悠久，具有质量轻和适当阻尼的优点，但易受潮湿霉烂或变形，它的表面硬度低，不能产生高辐射声波速度，用于低音喇叭声音丰满深沉，十分适合。

约在上世纪八十年代初期，塑料振膜开始出现，首先是英国广播公司bbc采用一种塑胶物质BEXTRENE来代替扬声器的纸振膜,后来由聚丙烯材料（俗称PP）代替，得到广泛使用。

金属振膜在上世纪八十年代已经出现，但当时技术只在起步阶段，显露出许多缺点，例如声音干硬，高音剌耳，虽然瞬态响应快、音色不自然，但经过多年的改良，高音单元的半球金属振膜首先取得成功，金属材料主要采用铝、铝合金及钛等。

后来就又有了KEVLAR、碳纤维复合材料等合成纤维振膜，不远的未来还会拥有人造金刚石、超低密度硅玻璃、新型金属单晶体和碳单晶体以及新的复合锥体振膜材料。

 一、纸盆振膜

　　就是把纸浆悬浮液流入事先设计好的盆型网状模子上，纸浆便沉积其上，将沉积至适当厚度的纸浆抄出，再行干燥等后续加工处理，便成了一个纸盆振膜。其中纸浆的成份，如纤维的种类、长短，及填料成份，和抄纸的制作过程及后段处理方式（如风干或热压等），都会影响最后成品和发声的特性，这些当然就是各家不外传的商业机密了……。

　　纸盆的声音特性平顺自然，明快清晰。因为内含无数的纤维相互交织，在其中传递的能量可以很快被吸收掉，形成很好的阻尼，因此在发声频域的高端造成的盆分裂共振不明显，滚降的截止带也就很平顺。这是纸盆振膜很好的特性，可以用很简单的分音器，不需额外对音频进行处理。

　　另外，纸盆的刚性颇佳，对于瞬时反应和听感的细节表现有很好的成绩。在适当的形状和厚度下，纸的刚性是能够做得很不错。再者纸盆可以做得很轻，比最轻的塑料振膜还轻15％以上。虽比起最新的高科技合成纤维材料，纸质还是稍重了点，但其实相差不大，因此发声效率高。例如来自法国的audax的6.5吋纸盆中音pr170系列，效率便高达100db/w。

　　纸盆可能的一个弱点是其特性会随环境湿度而变化，因纸吸收了湿气后其密度会变高（变重）、刚性会变差（变软），所以发声的特性也会受影响。但这种变化是好是坏也很难说，英国的lowther俱乐部成员则称在下雨天时，家里的lowther喇叭特别好听。

　　纸盆的另一个缺点是干湿循环次数多了之后，可能会造成材料本身的疲劳，可能会改变其原来的特性，但影响甚微。近年来生产的纸盆单元，有一大部分在这方面采用了各种改善方式，使纸盆的特性可以更加稳定。常见的有表面涂膜，改进纸质配方、以及可以防水等。

若以整体音响产业的视野来看，纸质锥盆喇叭单元所占的比重稳居各类单元的首位。电视、手提收录音机、床头音响、计算机有源音响大部分都采用纸盆单元的小喇叭。因为纸盆材料已经发展得相当成熟，能够获得很好的成本效益比。再者，更有许多经得起时间考验的传奇老喇叭和超级制作的新世代霸主都有纸盆的身影：we/altec755a全音域、goodman axiom　80全音域、altec
a5/a7、ar3a、lowther全音域、tad……等等。

一些热爱此道的资深玩家更是直接了当的说：“给我纸盆，其余免谈！”很多人也认为，将纸盆的制作称为科学还不如说是一项艺术，足见其引人入胜之魅力。

二、塑料振膜

塑料振膜是用塑料射出成型或其它方式做出的一体成型锥盆，最常用的材质应属聚丙烯（polypropylene，简称pp）。这种pp材质，我们最常接触到的应该就是微波炉用容器和保鲜盒一类制品，都是属于射出成型的。

这种材料非常强韧。多数高分子聚合物的物理特性便是韧性特强，因为分子结构巨大且排列不规则，所以机械能在其中传递时会很快的被吸收消耗，因此其阻尼特性很好。这项优点和纸盆类似，就是高端的滑落很平顺，除了听感上柔顺自然外，能够使用低阶、简单的分音器也是一个优点。

　　然而，和其它振膜材质相比，pp振膜的刚性不太好，质量也较重。pp材质较弱的刚性造成了高速微动作时（高频段工作时），音圈发出的动能无法完全一致的传达到整个振膜，也就是发生了“盆分裂现象”。虽然有良好的阻尼止住了盆分裂共振，但毕竟已无法作完美的活塞运动，失真率相对提高，听感上便是柔顺有余，解析力及动态却不足，有些以8吋pp振膜中低音单元为基础的二音路喇叭，会在中音到中高音域容易出现迟缓呆滞的症状，原因就在这儿。如果低音部份选用较小口径的单元，便可在某种程度上减轻这样的问题。在大面积下要做到足够刚性，则所需的厚度相对较大，整体质量也会增大，因此没有一种高效率喇叭是采用pp振膜的单元。

　　PP振膜虽然没有纸盆那样有吸水气的问题，但pp振膜会有随温度改变特性的倾向。不过这种影响很小。Pp材质似乎因为刚性差和质量大的关系而不适于制作振膜，但是如果对这种材质加以改良则可以取得很好的效果。以pp为基础，再混入一些添加物，以加强其刚性，这样制作出来的单元在动态、失真率、细节表现，和发声效率上都有不同程度的改善。如dynaudio和infinity/genesis都有采用此类处理的单元，虽然混入的添加物和制作方式不尽相同，但成效都较明显。

    除聚丙烯（PP）外，近年来出现过大量塑胶及塑胶类等其它塑胶材料，包括TPX、HD-A、HD-I（以上由Audax生产）,Neoflex(Focal生产)等。

    新材料的出现表明专家在致力寻求适于特定场合下刚性、内阻尼、密度及声速的最佳组合的材料。这些材料的优点与潜在的缺陷大致类似于聚丙烯。

　　三、金属振膜

既然刚性较弱会导致动态和解析力的缺失，那么利用高刚性的金属材质来制作振膜，应该会取得很好的效果。于是采用金属材料来制作振膜，主要有铝、铝合金及钛等。一般常用的中音或低音单元所用的金属材质以铝金属或其合金产物为最多。

金属振膜最大的优势便是刚性很强，在一定范围的工作条件下不会变形，具有很低的失真和很好的细节解析力。但是刚性强的另一面便是内损低，能量不会被振膜材质本身吸收，所以在发生盆分裂时，会有很明显的共振峰出现在频率响应的高端，若不进行处理，就很容易出现“金属声”。

避免产生“金属声”的措施，首先是在分频器的设计上尽可能的对此共振峰进行抑制，也就是把共振峰安排在滤波的截止带或以外，让进入单元的讯号不要含有会激起高频共振的频率，于是就不会听到金属声了。通常必须要采用至少二阶以上的分频斜率，才能有效滤除；若用一阶，斜率太缓，不足以有效抑制。若再把分频点往低端移动，又会牺牲掉一些有用的频宽，因此，高阶分频和慎选分频点是采用金属振膜单元所必须特别注意的。

也可以采用加强振膜的阻尼的方法如采用三明治夹层结构、涂布阻尼物都是不错的方式。市面上这类的产品已经愈来愈多，其中也不乏相当成功的例子，如德国意力elac喇叭、瑞士ensemble喇叭。

　　除了高频共振不好对付之外，振膜重量也是金属振膜的是另一项不利的因素。因为成本的关系，还没见过用钛金属制作的中音单元。所以，金属盆的中音或低音单元虽可在强劲驱动下表现出色的动态，但整体的发声效率还是偏低，一般需要较大的功率来推动。

　　四、合成纤维材质

　　在硼碳纤维、杜邦kevlar及蜂巢式三明治结构的合成纤维材质应用于航空领域的多年以后，有人将质轻和高强度航空级的材料也用在扬声器上。

　　由于合成纤维材质的“质轻和高强度”，它可以做到比纸还轻，刚性比金属还强，而且强度不只超过铝很多，甚至还高过钢铁，用来制作喇叭单元的振膜应该是再理想不过了！

但是这类人造纤维会和金属盆一样面临高频盆分裂共振的问题。所以在加强阻尼处理（如三明治夹层或涂膜等）和适当分频的条件下，这类单元就能够展现非常好的细节解析力、停动自如的瞬时响应、极佳的大动态及微动态，而且和金属振膜相比，合成纤维振膜所需要的推动功率很小。如focal的audiom 7k，采用kevlar及聚合物发泡三明治夹层振膜加乳胶涂布，效率可达98db/w，即使稍逊于audax纸盆的100 db/w，也算表现相当突出了。

　　在较常见的carbon和kevlar fiber合成纤维振膜单元制品以外，由法国的audax公司推出另有一种特殊的人造纤维振膜在几年前问世 ─ had（high
definition aerogel），它使用压克力聚合物凝胶和多种合成纤维（包括carbon杜邦及kevlar）所制成，这种凝胶与纤维的混合从制做过程初期到完成，凝胶的体积会缩小至原来的十分之一。而且其中聚合键结的长炼状分子会顺着事先加入的纤维而成长，其分子排列方向是可控制的，所以具有很好的刚性和自身阻尼特性。由测量结果可看出它具有非常好的瞬时响应，失真极低，同时又能得到平滑的高频滑落特性，完全没有出现高频共振峰，目前的制成品虽在发声效率上不如纸盆或kevlar合成纤维，但只是磁路系统设计方面造成的差别，在其它方面显然有及其优秀的表现。

　　五、其它材料