北京时间02月17日消息,中国触摸屏网讯,智能型手机外壳材料趋势变化。过去智能型手机材料清一色的只有工程塑料(聚碳酸酯)或是金属机壳,但随着智能型手机尺寸越来越大、消费者逐渐追求轻薄的大趋势之下,各种新世代材料也开始出现在智能型手机上。智能型手机材料选用的考虑为何?未来哪一种材料有望成为新趋势?

    本文来自:http://www.51touch.com/material/news/dynamic/2013/0217/19952.html

手机外壳材料选择历史

    除了触控屏幕之外,智能型手机的外壳可能是使用者最常接触的部分。外壳可说是整支手机的支撑骨架,更攸关手机内各种电子零件的定位及固定、同时对各种外来物体的撞击或渗漏时给予保护。过去手机的外壳材料仅局限于工程塑料与金属合金,然而随着消费者对智能型手机的要求越来越高、各种先进材料也逐渐纳入手机品牌厂商的考虑。

    过去的手机外壳外壳通常都是由上壳与下壳组成(部分结构复杂的机种还有中壳),理论上来说、上下壳的外形可以重合。早期的手机外壳壳体通常由工程塑料注塑成型,原料主要为聚碳酸酯(Polycarbonate、简称 PC)以及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene、简称 ABS)。其中聚碳酸酯具有透明性极佳、常温耐冲击强度高、耐高温与高刚性的特性,早已普及于消费者日常生活中如光盘,眼镜片,水瓶,防弹玻璃,护目镜、银行防子弹玻璃、车头灯等等、宠物笼子等应用范围。聚碳酸酯还被用来制作登月航天员的头盔面罩、Apple iPod 音乐播放器和 iBook 笔记本电脑外壳也是使用聚碳酸酯制作而成。

早从智能型手机诞生初期,工程塑料就成为了外壳选择的主要材质
早从智能型手机诞生初期,工程塑料就成为了外壳选择的主要材质
 

    而诞生时间更早的 ABS 树脂的最大应用领域为汽车、电子电器和建筑材料,汽车领域的使用包括汽车仪表板、车身外板、内装饰板、方向盘、隔音板、门把、保险杆、通风管等,在消费性电子市场则广泛应用于电冰箱、电视机、洗衣机、空调器、计算机、复印机等产品。ABS 树脂的好处是塑形容易同时价格低廉,适用于对强度要求不太高的零件(不直接受到冲击,不承受可靠性测试中结构耐久性测试的零件,如手机内部的支撑结构(Keypad frame,LCD frame)以及需要电镀的零件(如按钮、侧键、导航键、电镀装饰件等)。过去多数厂商选择搭配使用两种工程塑料材料,但随着以 SAMSUNG 为首的韩国厂商率先全面换用以聚碳酸酯为手机外壳材料,目前看来中高阶手机产品都开始降低 ABS 树脂的使用比例。
 

在其他竞争对手还在选择其他材质作为高阶智能型手机外壳材料时,诺基亚就率先在高阶机种 NOKIA Lumia 800 上使用聚碳酸酯材质
在其他竞争对手还在选择其他材质作为高阶智能型手机外壳材料时,诺基亚就率先在高阶机种 NOKIA Lumia 800 上使用聚碳酸酯材质
 

镁铝合金(金属材料)外壳的优劣性

    在工程塑料之外,手机品牌厂商第一个考虑其他材料就是金属合金材料,过去曾由 NOKIA 及 Apple iPhone 第一代产品掀起了一股金属机壳的风潮。目前以金属材料为主的机型所谓「铝合金材料」主要原料是铝金属再掺入少量的镁或是其它的金属材料来加强其硬度,依据添加金属的不同而称为镁铝合金或钛铝合金。铝合金材料既有金属的强度,而且重量轻、也易于散热、同时抗压性较强,在机械强度、耐磨性有了极大的提升。HTC Desire S 与 HTC Sensation 都是铝金属机壳智能型手机的代表性产品。

    镁铝合金材质应用于智能型手机产品的最大优势在于导热性能和机械强度,其硬度是传统塑料机壳的几倍,因此过去被用于中高阶超薄型或尺寸较小的智能型手机产品上。镁铝合金外壳还可通过表面处理工艺上色为粉蓝色和粉红色,可使产品更美观同时增加价值感,其「易上色」的特性是工程塑料以及碳纤维材料所无法企及的。由于铝镁合金的散热性远优于塑料材料,能将智能型手机内应用处理芯片在高负荷运作时产生的大量热量及时传导至外界。作为金属材质的另一特色是对于外界的电磁干扰有着良好的屏弊作用,不过此一特色是有利有弊:在对外界电磁干扰屏弊的同时,手机内收发无线讯号的各式天线性能也大大降低,这也就是 Apple iPhone 第一代或 HTC 金属机壳机种都要在上下方搭配使用塑料材料(于该处安置天线)的原因。

过去曾由 NOKIA 及 Apple iPhone 第一代产品掀起了一股金属机壳的风潮
过去曾由 NOKIA 及 Apple iPhone 第一代产品掀起了一股金属机壳的风潮
 

    许多消费者(尤其是男性使用者)十分喜爱以铝合金材料作为智能型手机外壳,主要是认同金属材料的稳重以及价值感。然而手机品牌厂商选用铝合金材料的缺点也十分明显:它的成本较高,不耐磨且易掉漆,随着使用时间的增加,原先在表面喷涂的颜色仍会磨去并露出其暗灰色的本来面目;另外使用者如果不小心划伤的话、其刻痕也会非常的显眼,很多镁铝合金的智能型手机与笔记本电脑如果平常不加易保养,在用过一段时间之后会变得满是划痕惨不忍睹。

    从手机生产角度来看,铝金属外壳成型要比 ABS 困难得多(需要用冲压或者压铸工艺),举例来说,Apple 的零件供货商可成甚至拥有数千台 CNC 机台专门作为加工生产使用,每个 iPad 铝镁合金组件需要从 2 公斤的铝锭,经过复杂的挖槽、冲压、切割过程才能完工。但由于金属机壳比工程塑料机壳的强度更高、散热性能更好,又比钛合金、碳纤维等其他材料更便宜,对于搭载 4.5 吋以下触控屏幕的智能型手机产品来说,以铝镁合金材料做为外壳材料仍是很好的选择(不过更大尺寸机种则可能会导致手机重量过重)。

过去 HTC 处理金属材质的工艺深受顾客好评、HTC Desire S 与 HTC Sensation 都是铝金属机壳智能型手机的代表性产品
过去 HTC 处理金属材质的工艺深受顾客好评、HTC Desire S 与 HTC Sensation 都是铝金属机壳智能型手机的代表性产品
 

碳纤维材料未来或有望扩大占有率

    2007 年问世的 iPhone 引领通信行业进入了「触控屏幕」时代,从此之后智能型手机产品不断挑战屏幕尺寸的极限、从 3.5 吋、3.7 吋、4.3 吋到 4.7 吋,2011 年 SAMSUNG 推出的 GALAXY Note 更将主流智能型手机的屏幕尺寸推进至 5 吋的门坎,许多消费者也以手机尺寸作为产品定位的衡量关键(尺寸越大、产品越高阶)。在前述的大趋势之下,大尺吋智能型手机若采用全金属外壳、其重量将让使用者感到不便。其他先进复合材料因此纳入了手机品牌厂商的考虑范围内,而奈米碳纤维就是其中之一。

    多数人对奈米(nm)长度单位并不陌生,一奈米指的是十亿分之一公尺。在达到奈米级别的状况下,由于物质中电子和原子的相互作用将受到尺寸大小的影响非常大,因此材料将呈现与过去不同的特性,其基本性质如熔点、磁性、甚至颜色都能够改变、而且还不需要改变物质的化学成份。例如用超威粒子烧制成的陶瓷硬度可以提高,透过奈米技术制造出来的碳纤维材料其强度比以前的碳纤维提高十倍以上,还将大大减小磨损率并增长使用寿命。

碳纤维其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度
碳纤维其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度 

     手机外壳材料从工程塑料镁铝合金向碳纤维材料迁移二,请点击这里

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