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从塑料到钛合金 细数手机材质发展史

楼主:果粉俱乐部 时间:2020-08-01 16:59:53

这些天,三星S6 EDGE的评测出来,各方赞声一片。其实从硬件层面,三星只是例行的硬件升级,相比前代产品并没有什么特别之处。而从一片大塑料的嘲讽到一片惊叹,只不过是三星更改了设计,换了外壳的材料。这些年,从普通ABS塑料到高科技的碳纤维,手机外壳千变万化,但是什么才是最好的呢?我们来做一回顾。


塑料时代——ABS和PC


在功能机时代,我们日常使用的大多数手机,用的都是ABS塑料,ABS是丙烯脂—丁二烯—苯乙烯共聚物的缩写,这种材料便宜,容易加工,容易做表面处理(电镀上一层金属之类的),是最常用的材料。



但是这种材料强度低,不耐高温,要做到手机需要的强度,就得有一定的厚度(当年还没有金属骨架这个概念),而这就让手机难以轻薄,所以当年的手机动辄20mm、翻盖手机25mm的也不少见。


此外,这种材料一旦表面油漆脱落会显得很低档,所以高档手机一般会谨慎选择,现在的手机用的已经很少了。



PC是聚碳酸酯的缩写,虽然诺基亚吹牛显得高大上,但是实际上我们用的大桶水桶就是这个材料。这种塑料强度要比ABS好,同样强度可以比ABS塑料做的轻薄一些。耐高温也比ABS要好。


但是,这种材料不太容易上漆,表面处理也困难,一般用在档次稍高一些的手机。


一种塑料总是很难达到理想效果的,于是人们又搞出来双层注塑,一款手机上面用两种塑料,里面用一种,表面用一种硬度更好的透明塑料,这样颜色被封在透明塑料下面,手机的触感和视觉感觉都会更好。


总的来说,塑料手机成本低,加工简单,但是因为强度原因会厚重一些,双层注塑也做不了太薄。这对以前功能机无所谓,到了大屏幕智能机的时代,人们开始寻求更好的材料。


金属材料——不锈钢和铝合金


既然塑料强度低太厚,要薄就得选强度高的,这就是金属材料了。而金属材料有屏蔽性,影响信号。


解决的办法是金属做骨架增加强度,外壳还是玻璃或者塑料的。(锤子T1为了信号更好,用了玻璃纤维复合材料的骨架)


不要以为钢和铝合金简单,钢的编号有100多种,不锈钢也有几十种,铝合金从1系到9系,每个系都有若干种型号。


手机这种强度要求不太高的东西,通常选择304或者314不锈钢和6系铝合金。



从强度上说,这些型号都不是最佳选择。但是奥氏体的304比较软加工容易,没磁性,价格还便宜,所以小米4用了。6系铝合金虽然强度不如7系,但是焊接、着色、成型性能都好,综合的加工成本低,所以苹果用了。



后期,随着技术的进步,人们逐渐找到天线的安排方案,全金属外壳的手机也有了,最新的iPhone 6就是。这种手机的档次要比塑料高不少。


玻璃材料——康宁和蓝宝石


无论是塑料还是金属,硬度都是不太高的,如果没有保护套保护很容易划出小划痕。


于是,乔布斯在iPhone4上使用了玻璃。玻璃的优点是硬度高,特别是蓝宝石玻璃,日常生活中几乎遇不到什么东西能比它更硬。而软一点的康宁玻璃只要稍加保护(贴膜),也能让用了几年的手机完整如新。


玻璃的优点是不挡信号,但是也有缺点。一方面玻璃大多是平板,要加工成弧线,无论是热弯还是CNC打磨都很费工夫。手机后盖是要需要弧线来贴合手型的,iPhone4非常割手,而锤子和小米note为了加工这种弧面玻璃,都付出了产能和成本的代价。


玻璃还有一个问题是抗冲击差,简单说就是不耐摔,很容易摔碎,特别是硬度高的蓝宝石玻璃。这就让玻璃的应用有局限性,只有少数几款手机用了玻璃。



高大上的材料——碳纤维、钛合金


相同质量下,比普通不锈钢和铝合金强度更好是钛合金,钛合金更轻更结实,而且更耐腐蚀。理论上是更好的材料。


但是钛金属提炼非常麻烦(钛的储量并不低),成本很高。而且加工更麻烦。焊接,切割,冲压都不容易,处理好了成本很高。


所以,钛合金的手机仅仅在一些高端型号或者奢侈品品牌上才会出现。



碳纤维严格来说应该叫碳纤维复合材料,是把碳纤维编织成布,然后加入树脂成型后得到的东西。


这种东西比金属更轻,强度更高。钛合金也比不了,但是一旦破损修补不了。要整体更换,而且成本也非常高。


所以,手机产品也极少采用,摩托罗拉用过做后盖,再就是一些奢侈品品牌用过。


理想的手机材料


其实,手机的用途和航天非常像,要求轻薄,还得有一定的强度。如果不考虑成本的话,钛合金骨架有最高的比强度,同时不怕腐蚀适合于手机。


智能手机的正面大都是康宁玻璃,这个没有太多可说的,但是康宁玻璃硬度不足,可行的解决办法是采用气相沉积法镀上一层高硬度的金刚石涂层防止划伤。实际上苹果已经注册了这个专利。


背面材料直接贴合手掌,从手感角度皮革是最舒适的材料,而皮革是软的,下面还需要有一个基层,强度高重量轻的碳纤维复合材料无疑是理想的选择。


点赞是一种美德。

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