摘 要：智能手機(jī)正在飛快地發(fā)展成為最普遍的電子消費(fèi)品，如何保障智能手機(jī)不斷擴(kuò)展的功能在不同環(huán)境下的有效運(yùn)行成為迫切需要解決的問題。通過功能設(shè)計(jì)，采用膨體聚四氟乙烯（ePTFE）制造的減壓閥，在維持智能手機(jī)殼體內(nèi)部壓力平衡的同時(shí)還能夠阻擋外界元素和日常液體，同時(shí)它還可以維持聲音性能，成功使智能手機(jī)避免潛在的失效因素，為手機(jī)提供持續(xù)有效的保護(hù)，最大限度實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值。

關(guān)鍵詞：智能手機(jī) 功能設(shè)計(jì) 持續(xù)保護(hù) 減壓閥

中圖分類號(hào)：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）06（b）-0001-02

智能手機(jī)正在飛快地發(fā)展成為最普遍的電子消費(fèi)品。最近的研究表明半數(shù)以上（54.9%）的美國手機(jī)用戶擁有智能手機(jī)，而且預(yù)計(jì)這一比率還將持續(xù)增長[1]。數(shù)據(jù)的增長是引人注目的，在全球手機(jī)業(yè)務(wù)中，智能手機(jī)所占比例已超過82%[2]。如今的智能手機(jī)是一種越發(fā)復(fù)雜的無線設(shè)備，并且具備不斷擴(kuò)展的功能其不僅可以用來打電話、發(fā)短信，還可以用來發(fā)郵件、使用即時(shí)通訊、上網(wǎng)、拍照、導(dǎo)航、看電影、甚至是看電視。由于運(yùn)行條件更加多樣化，使用壽命也在逐步延長，智能手機(jī)正在成為越來越多的人的最佳通訊工具。而保證手機(jī)能夠長久為消費(fèi)者和社會(huì)帶來便利最迫切需要的解決的問題是：如何使智能手機(jī)不斷更新的最新功能（包括高質(zhì)量的音效）不管在哪里、不管如何使用都能夠有可靠的保證？這種要求增加了對(duì)手機(jī)持久保護(hù)的需求。從設(shè)計(jì)的角度來看，設(shè)備空間內(nèi)的每一毫米都顯得異常珍貴。

1 智能手機(jī)面臨的風(fēng)險(xiǎn)

智能手機(jī)面臨著不斷增加的因接觸液體、顆粒物、溫度、壓力和腐蝕而受到損害的危險(xiǎn)，對(duì)于手機(jī)上相關(guān)裝置的要求也隨之提高。事實(shí)上，在所有售出的智能手機(jī)中，有3%的手機(jī)在12個(gè)月內(nèi)就會(huì)因接觸液體而受到損壞[3]。智能手機(jī)的聲音端口-麥克風(fēng)、接收器和揚(yáng)聲器，如果沒有受到恰當(dāng)保護(hù)，都會(huì)成為問題的來源。例如，接觸到雨水或者灑出的咖啡，掉進(jìn)沙灘的細(xì)沙中，以及目前環(huán)繞在我們周圍的粉塵和污垢。如果聲音傳感器沒有受到保護(hù)，音質(zhì)會(huì)受損，最終設(shè)備會(huì)失效。圖1中就展示了智能手機(jī)容易受到液體、壓力、溫度以及顆粒物的影響而導(dǎo)致手機(jī)面臨風(fēng)險(xiǎn)的部位。因此，對(duì)脆弱部位采取有效的措施加強(qiáng)保護(hù)，以防各種危險(xiǎn)情況對(duì)其造成的損害是目前研究的重點(diǎn)。

2 智能手機(jī)的部件故障

安全研究人員通過對(duì)智能手機(jī)部件相關(guān)測(cè)試發(fā)現(xiàn)了智能手機(jī)存在的漏洞及安全的問題：水、溫度、壓力和腐蝕是造成智能手機(jī)損害的四大常見因素。手機(jī)的觸感屏幕、高分辨率照相機(jī)、多聲傳感器以及外殼墊片和柔性接頭等機(jī)電原件都大大增加了對(duì)智能手機(jī)長期可靠性的挑戰(zhàn)。常見的部件故障原因如表1所示。

3 為智能手機(jī)提供持續(xù)的保護(hù)

智能手機(jī)會(huì)受到雨水的影響，這是經(jīng)常發(fā)生的意外之一。即使防水的傳感器可以防止水進(jìn)入設(shè)備的敏感部分，水和顆粒物仍然會(huì)附著在傳感器表面和周圍。如果將網(wǎng)狀保護(hù)材料覆蓋于傳感器之上，殼體內(nèi)的電子原件仍會(huì)遭受到污染物的侵害。如果用無孔材料覆蓋在傳感器之上，傳感器隔膜上會(huì)產(chǎn)生壓力。這種壓力的聚集會(huì)減弱傳感器再次精確產(chǎn)生聲波的振動(dòng)能力。壓差主要由以下兩種環(huán)境變化引起：劇烈的溫度變化，例如把手機(jī)從溫暖的汽車內(nèi)拿到寒冷的室外；氣壓的改變，例如在飛機(jī)起飛或者降落期間。壓力在聲音腔體內(nèi)聚集，在傳感器的柔性表面產(chǎn)生偏差，如揚(yáng)聲器或接收器表面。這會(huì)減弱聲音輸出，最終損壞傳感器。

傳統(tǒng)設(shè)備制造商們會(huì)通過在聲音接口處安裝保護(hù)網(wǎng)的方法來解決這些問題。他們通常根據(jù)被禁止進(jìn)入的最小顆粒大小來選擇保護(hù)網(wǎng)。然而，智能手機(jī)更新?lián)Q代很快，當(dāng)前的大多數(shù)智能手機(jī)部件都是新添加的，原標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能保障安全可靠的性能了。專門為便攜電子設(shè)備設(shè)計(jì)的聲學(xué)透明材料減壓閥，在維持殼體內(nèi)部壓力平衡的同時(shí)還能夠阻擋外界元素和日常液體，同時(shí)它還可以維持聲音性能，因此在初始設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該考慮減壓閥的安裝。

即便對(duì)于裝有防水傳感器的設(shè)備來說，要想防止其進(jìn)水，以維持高質(zhì)量的聲音性能，都需要安裝壓力減壓閥。壓力減壓閥可以在不損耗音質(zhì)的情況下為設(shè)備提供保護(hù)，同時(shí)還可以從裝置中釋放壓力以避免之前討論過的傳感器偏差。在設(shè)備殼體內(nèi)安裝減壓閥可以讓空氣流通自如、平衡殼體內(nèi)壓力以及消除傳感器偏差。

4 關(guān)于材料-編織與非編織

許多設(shè)備制造商只是簡(jiǎn)單地標(biāo)明最大孔隙尺寸。然而，殼體內(nèi)的測(cè)試表明考慮顆粒形狀和表面面積比考慮其大小對(duì)于材料可提供的保護(hù)水平有更直接的影響。根據(jù)所測(cè)得的纖維間方形開口寬度，編織材料僅僅能夠捕集大于或等于規(guī)定孔隙大小的球性顆粒。另外，捕集的顆粒會(huì)停留在材料表面，阻礙空氣流通并且削弱排氣能力。鑒于編織材料的形狀，大于或者等于規(guī)定空隙大小的人體毛發(fā)或者金屬纖維的顆粒仍然能夠穿過這種材料。針對(duì)這種情況，研究設(shè)計(jì)人員提出一種非編制材料。非編織材料可以捕集更多大小和形狀范圍的顆粒。如圖2所示為編制材料和非編制材料的示意圖。

通過使用專門建立的測(cè)試方法和殼體內(nèi)環(huán)境測(cè)試設(shè)備，已經(jīng)充分證實(shí)，與編織材料相比，非編織材料由于具有三維結(jié)構(gòu)，能夠捕集不同形狀和大小的顆粒。因?yàn)榉蔷幙棽牧喜皇芸障洞笮〉南拗?，在曲徑?nèi)完成顆粒捕集，它能夠保證持續(xù)的空氣流通。由這種材料制成的減壓閥在保護(hù)敏感電子原件免受污染物破壞的同時(shí)還可以保證外殼的透氣性，以防止由設(shè)備內(nèi)部壓差和外界條件所造成的損害或失效。

目前，非編織材料可以為大多數(shù)情況提供充分的保護(hù)。然而，由于智能手機(jī)在復(fù)雜性和價(jià)值上的不斷改進(jìn)，為了確?？煽康男阅?，對(duì)智能手機(jī)的防護(hù)等級(jí)也需隨之提升。膨體聚四氟乙烯的結(jié)點(diǎn)原纖結(jié)構(gòu)使得氣體分子（空氣）能夠自由通過，同時(shí)將水和固體顆粒阻擋在膜外。膨體聚四氟乙烯薄膜可以對(duì)聲波作出迅速并輕松的回應(yīng)，同時(shí)，薄膜振動(dòng)能把空氣中的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械振動(dòng)。對(duì)于智能手機(jī)存在的故障問題，采用膨體聚四氟乙烯薄膜制造減壓閥的原因，這些振動(dòng)隨后將在薄膜的另一端重新產(chǎn)生，加上百分的防水保護(hù)，這些振動(dòng)將產(chǎn)生高質(zhì)量的音效-從細(xì)微的雨滴到完全的浸泡，薄膜都能夠提供上述保護(hù)。如圖3所示為完全浸泡在水中的手機(jī)。

通過圖3可以看出，因?yàn)榕蝮w聚四氟乙烯薄膜的存在，即使將手機(jī)完全浸泡在水中也不會(huì)使手機(jī)受到影響。膨體聚四氟乙烯薄膜極薄，根據(jù)不同的種類和用途，材料厚度可低至0.24 mm，這將使殼體空間利用最大化。它可以為各種普通工業(yè)揚(yáng)聲器、接收器、麥克風(fēng)和外殼尺寸提供預(yù)切的形狀和大小，為智能手機(jī)提供實(shí)施保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]尼爾森移動(dòng)觀察.2012，6.

[2]思科視覺網(wǎng)絡(luò)指數(shù)：全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量預(yù)測(cè)更新.2011-2016.2012，2.

[3]SquareTrade調(diào)查簡(jiǎn)報(bào).智能手機(jī)的可靠性.2010，11.