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摘 要：智能手机正在飞快地发展成为最普遍的电子消费品，如何保障智能手机不断扩展的功能在不同环境下的有效运行成为迫切需要解决的问题。通过功能设计，采用膨体聚四氟乙烯（ePTFE）制造的减压阀，在维持智能手机壳体内部压力平衡的同时还能够阻挡外界元素和日常液体，同时它还可以维持声音性能，成功使智能手机避免潜在的失效因素，为手机提供持续有效的保护，最大限度实现自身价值。
关键词：智能手机 功能设计 持续保护 减压阀
中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（b）-0001-02
智能手机正在飞快地发展成为最普遍的电子消费品。最近的研究表明半数以上（54.9%）的美国手机用户拥有智能手机，而且预计这一比率还将持续增长[1]。数据的增长是引人注目的，在全球手机业务中，智能手机所占比例已超过82%[2]。如今的智能手机是一种越发复杂的无线设备，并且具备不断扩展的功能其不仅可以用来打电话、发短信，还可以用来发邮件、使用即时通讯、上网、拍照、导航、看电影、甚至是看电视。由于运行条件更加多样化，使用寿命也在逐步延长，智能手机正在成为越来越多的人的最佳通讯工具。而保证手机能够长久为消费者和社会带来便利最迫切需要的解决的问题是：如何使智能手机不断更新的最新功能（包括高质量的音效）不管在哪里、不管如何使用都能够有可靠的保证？这种要求增加了对手机持久保护的需求。从设计的角度来看，设备空间内的每一毫米都显得异常珍贵。
1 智能手机面临的风险
智能手机面临着不断增加的因接触液体、颗粒物、温度、压力和腐蚀而受到损害的危险，对于手机上相关装置的要求也随之提高。事实上，在所有售出的智能手机中，有3%的手机在12个月内就会因接触液体而受到损坏[3]。智能手机的声音端口-麦克风、接收器和扬声器，如果没有受到恰当保护，都会成为问题的来源。例如，接触到雨水或者洒出的咖啡，掉进沙滩的细沙中，以及目前环绕在我们周围的粉尘和污垢。如果声音传感器没有受到保护，音质会受损，最终设备会失效。图1中就展示了智能手机容易受到液体、压力、温度以及颗粒物的影响而导致手机面临风险的部位。因此，对脆弱部位采取有效的措施加强保护，以防各种危险情况对其造成的损害是目前研究的重点。
2 智能手机的部件故障
安全研究人员通过对智能手机部件相关测试发现了智能手机存在的漏洞及安全的问题：水、温度、压力和腐蚀是造成智能手机损害的四大常见因素。手机的触感屏幕、高分辨率照相机、多声传感器以及外壳垫片和柔性接头等机电原件都大大增加了对智能手机长期可靠性的挑战。常见的部件故障原因如表1所示。
3 为智能手机提供持续的保护
智能手机会受到雨水的影响，这是经常发生的意外之一。即使防水的传感器可以防止水进入设备的敏感部分，水和颗粒物仍然会附着在传感器表面和周围。如果将网状保护材料覆盖于传感器之上，壳体内的电子原件仍会遭受到污染物的侵害。如果用无孔材料覆盖在传感器之上，传感器隔膜上会产生压力。这种压力的聚集会减弱传感器再次精确产生声波的振动能力。压差主要由以下两种环境变化引起：剧烈的温度变化，例如把手机从温暖的汽车内拿到寒冷的室外；气压的改变，例如在飞机起飞或者降落期间。压力在声音腔体内聚集，在传感器的柔性表面产生偏差，如扬声器或接收器表面。这会减弱声音输出，最终损坏传感器。
传统设备制造商们会通过在声音接口处安装保护网的方法来解决这些问题。他们通常根据被禁止进入的最小颗粒大小来选择保护网。然而，智能手机更新换代很快，当前的大多数智能手机部件都是新添加的，原标准已经不能保障安全可靠的性能了。专门为便携电子设备设计的声学透明材料减压阀，在维持壳体内部压力平衡的同时还能够阻挡外界元素和日常液体，同时它还可以维持声音性能，因此在初始设计阶段就应该考虑减压阀的安装。
即便对于装有防水传感器的设备来说，要想防止其进水，以维持高质量的声音性能，都需要安装压力减压阀。压力减压阀可以在不损耗音质的情况下为设备提供保护，同时还可以从装置中释放压力以避免之前讨论过的传感器偏差。在设备壳体内安装减压阀可以让空气流通自如、平衡壳体内压力以及消除传感器偏差。
4 关于材料-编织与非编织
许多设备制造商只是简单地标明最大孔隙尺寸。然而，壳体内的测试表明考虑颗粒形状和表面面积比考虑其大小对于材料可提供的保护水平有更直接的影响。根据所测得的纤维间方形开口宽度，编织材料仅仅能够捕集大于或等于规定孔隙大小的球性颗粒。另外，捕集的颗粒会停留在材料表面，阻碍空气流通并且削弱排气能力。鉴于编织材料的形状，大于或者等于规定空隙大小的人体毛发或者金属纤维的颗粒仍然能够穿过这种材料。针对这种情况，研究设计人员提出一种非编制材料。非编织材料可以捕集更多大小和形状范围的颗粒。如图2所示为编制材料和非编制材料的示意图。
通过使用专门建立的测试方法和壳体内环境测试设备，已经充分证实，与编织材料相比，非编织材料由于具有三维结构，能够捕集不同形状和大小的颗粒。因为非编织材料不受空隙大小的限制，在曲径内完成颗粒捕集，它能够保证持续的空气流通。由这种材料制成的减压阀在保护敏感电子原件免受污染物破坏的同时还可以保证外壳的透气性，以防止由设备内部压差和外界条件所造成的损害或失效。
目前，非编织材料可以为大多数情况提供充分的保护。然而，由于智能手机在复杂性和价值上的不断改进，为了确保可靠的性能，对智能手机的防护等级也需随之提升。膨体聚四氟乙烯的结点原纤结构使得气体分子（空气）能够自由通过，同时将水和固体颗粒阻挡在膜外。膨体聚四氟乙烯薄膜可以对声波作出迅速并轻松的回应，同时，薄膜振动能把空气中的能量转化为机械振动。对于智能手机存在的故障问题，采用膨体聚四氟乙烯薄膜制造减压阀的原因，这些振动随后将在薄膜的另一端重新产生，加上百分的防水保护，这些振动将产生高质量的音效-从细微的雨滴到完全的浸泡，薄膜都能够提供上述保护。如图3所示为完全浸泡在水中的手机。
通过图3可以看出，因为膨体聚四氟乙烯薄膜的存在，即使将手机完全浸泡在水中也不会使手机受到影响。膨体聚四氟乙烯薄膜极薄，根据不同的种类和用途，材料厚度可低至0.24 mm，这将使壳体空间利用最大化。它可以为各种普通工业扬声器、接收器、麦克风和外壳尺寸提供预切的形状和大小，为智能手机提供实施保护。
参考文献
[1] 尼尔森移动观察.2012，6.
[2] 思科视觉网络指数：全球移动数据流量预测更新.2011-2016.2012，2.
[3] SquareTrade调查简报.智能手机的可靠性.2010，11.
关键词：智能手机 功能设计 持续保护 减压阀
中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（b）-0001-02
智能手机正在飞快地发展成为最普遍的电子消费品。最近的研究表明半数以上（54.9%）的美国手机用户拥有智能手机，而且预计这一比率还将持续增长[1]。数据的增长是引人注目的，在全球手机业务中，智能手机所占比例已超过82%[2]。如今的智能手机是一种越发复杂的无线设备，并且具备不断扩展的功能其不仅可以用来打电话、发短信，还可以用来发邮件、使用即时通讯、上网、拍照、导航、看电影、甚至是看电视。由于运行条件更加多样化，使用寿命也在逐步延长，智能手机正在成为越来越多的人的最佳通讯工具。而保证手机能够长久为消费者和社会带来便利最迫切需要的解决的问题是：如何使智能手机不断更新的最新功能（包括高质量的音效）不管在哪里、不管如何使用都能够有可靠的保证？这种要求增加了对手机持久保护的需求。从设计的角度来看，设备空间内的每一毫米都显得异常珍贵。
1 智能手机面临的风险
智能手机面临着不断增加的因接触液体、颗粒物、温度、压力和腐蚀而受到损害的危险，对于手机上相关装置的要求也随之提高。事实上，在所有售出的智能手机中，有3%的手机在12个月内就会因接触液体而受到损坏[3]。智能手机的声音端口-麦克风、接收器和扬声器，如果没有受到恰当保护，都会成为问题的来源。例如，接触到雨水或者洒出的咖啡，掉进沙滩的细沙中，以及目前环绕在我们周围的粉尘和污垢。如果声音传感器没有受到保护，音质会受损，最终设备会失效。图1中就展示了智能手机容易受到液体、压力、温度以及颗粒物的影响而导致手机面临风险的部位。因此，对脆弱部位采取有效的措施加强保护，以防各种危险情况对其造成的损害是目前研究的重点。
2 智能手机的部件故障
安全研究人员通过对智能手机部件相关测试发现了智能手机存在的漏洞及安全的问题：水、温度、压力和腐蚀是造成智能手机损害的四大常见因素。手机的触感屏幕、高分辨率照相机、多声传感器以及外壳垫片和柔性接头等机电原件都大大增加了对智能手机长期可靠性的挑战。常见的部件故障原因如表1所示。
3 为智能手机提供持续的保护
智能手机会受到雨水的影响，这是经常发生的意外之一。即使防水的传感器可以防止水进入设备的敏感部分，水和颗粒物仍然会附着在传感器表面和周围。如果将网状保护材料覆盖于传感器之上，壳体内的电子原件仍会遭受到污染物的侵害。如果用无孔材料覆盖在传感器之上，传感器隔膜上会产生压力。这种压力的聚集会减弱传感器再次精确产生声波的振动能力。压差主要由以下两种环境变化引起：剧烈的温度变化，例如把手机从温暖的汽车内拿到寒冷的室外；气压的改变，例如在飞机起飞或者降落期间。压力在声音腔体内聚集，在传感器的柔性表面产生偏差，如扬声器或接收器表面。这会减弱声音输出，最终损坏传感器。
传统设备制造商们会通过在声音接口处安装保护网的方法来解决这些问题。他们通常根据被禁止进入的最小颗粒大小来选择保护网。然而，智能手机更新换代很快，当前的大多数智能手机部件都是新添加的，原标准已经不能保障安全可靠的性能了。专门为便携电子设备设计的声学透明材料减压阀，在维持壳体内部压力平衡的同时还能够阻挡外界元素和日常液体，同时它还可以维持声音性能，因此在初始设计阶段就应该考虑减压阀的安装。
即便对于装有防水传感器的设备来说，要想防止其进水，以维持高质量的声音性能，都需要安装压力减压阀。压力减压阀可以在不损耗音质的情况下为设备提供保护，同时还可以从装置中释放压力以避免之前讨论过的传感器偏差。在设备壳体内安装减压阀可以让空气流通自如、平衡壳体内压力以及消除传感器偏差。
4 关于材料-编织与非编织
许多设备制造商只是简单地标明最大孔隙尺寸。然而，壳体内的测试表明考虑颗粒形状和表面面积比考虑其大小对于材料可提供的保护水平有更直接的影响。根据所测得的纤维间方形开口宽度，编织材料仅仅能够捕集大于或等于规定孔隙大小的球性颗粒。另外，捕集的颗粒会停留在材料表面，阻碍空气流通并且削弱排气能力。鉴于编织材料的形状，大于或者等于规定空隙大小的人体毛发或者金属纤维的颗粒仍然能够穿过这种材料。针对这种情况，研究设计人员提出一种非编制材料。非编织材料可以捕集更多大小和形状范围的颗粒。如图2所示为编制材料和非编制材料的示意图。
通过使用专门建立的测试方法和壳体内环境测试设备，已经充分证实，与编织材料相比，非编织材料由于具有三维结构，能够捕集不同形状和大小的颗粒。因为非编织材料不受空隙大小的限制，在曲径内完成颗粒捕集，它能够保证持续的空气流通。由这种材料制成的减压阀在保护敏感电子原件免受污染物破坏的同时还可以保证外壳的透气性，以防止由设备内部压差和外界条件所造成的损害或失效。
目前，非编织材料可以为大多数情况提供充分的保护。然而，由于智能手机在复杂性和价值上的不断改进，为了确保可靠的性能，对智能手机的防护等级也需随之提升。膨体聚四氟乙烯的结点原纤结构使得气体分子（空气）能够自由通过，同时将水和固体颗粒阻挡在膜外。膨体聚四氟乙烯薄膜可以对声波作出迅速并轻松的回应，同时，薄膜振动能把空气中的能量转化为机械振动。对于智能手机存在的故障问题，采用膨体聚四氟乙烯薄膜制造减压阀的原因，这些振动随后将在薄膜的另一端重新产生，加上百分的防水保护，这些振动将产生高质量的音效-从细微的雨滴到完全的浸泡，薄膜都能够提供上述保护。如图3所示为完全浸泡在水中的手机。
通过图3可以看出，因为膨体聚四氟乙烯薄膜的存在，即使将手机完全浸泡在水中也不会使手机受到影响。膨体聚四氟乙烯薄膜极薄，根据不同的种类和用途，材料厚度可低至0.24 mm，这将使壳体空间利用最大化。它可以为各种普通工业扬声器、接收器、麦克风和外壳尺寸提供预切的形状和大小，为智能手机提供实施保护。
参考文献
[1] 尼尔森移动观察.2012，6.
[2] 思科视觉网络指数：全球移动数据流量预测更新.2011-2016.2012，2.
[3] SquareTrade调查简报.智能手机的可靠性.2010，11.