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金属、玻璃、陶瓷……手机还会用上哪些材质?

一年到头的手机发布会不少,反正用手指头加脚趾头都数不清。

不过,和发布会数量的大跃进不同,手机厂商在发布会上提及的机身材质, 主要还是金属,一些全金属一体成型机身还衍生出了“金属占比”概念,一如两年前火热的“屏占比”;另一个大类是玻璃、类玻璃材质,种类从蓝宝石一路科普到了锆宝石,形态也从2.25D弯曲到了3D。

当然,更多的时候,我们在发布会上看到的金属和玻璃都会有所提到,“双曲面玻璃 金属中框”这样的描述自是屡见不鲜。

此外,还有一种机身材质在发布会上的存在感越来越强,给人感觉也异常高端。这种材质就是兼顾了质感和手感的陶瓷。

哎,等等,好像还有一种最为常见的材质没有提到,那就是塑料。当然,这也不难理解。一年发布的手机何其多,能享受发布会待遇的手机自然是中高端产品或者重点产品,而采用塑料机身的低端手机们就那么随便一发就得了。

关于塑料如何做高端机及这种材质的优劣,爱范儿此前已经有过讲解,这里就不再赘述。

那么其余三种常见的材质各有什么优劣呢?

金属

就和 PC、ABS、PP、PE、PVC、PS 都统称为塑料一样,手机上用的金属其实也有不同的分类,但手机上金属材质主要是铝合金,即铝金属再掺入少量的镁或者其它的金属材料来增强其强度,根据添加金属的不同,又有镁铝合金、钛铝合金的说法。有些高端手机还可能用上镀金。

金属、玻璃、陶瓷……手机还会用上哪些材质?

如 Xperia XZ 上所用的 XZ 的后盖大部分为 ALKALEIDO 镁铝锂合金,这种材料具有良好的刚性和导热性,及优良的电磁屏蔽性,且同时兼具轻薄的特性。由于索尼的加工工艺,这种金属材料给 XZ 带来了一种类似玻璃的观感,剔透而闪耀。

同样使用铝合金的 HTC One 系列、iPhone 5 及以后的机型都是使用铝合金的手机的个中翘楚。

铝合金的加持(以及这些品牌的加工工艺)也让这些手机的观感、质感和手感达到了一流的程度。

金属、玻璃、陶瓷……手机还会用上哪些材质?

不过,在使用轻薄的铝合金的时候,这些手机也会遇到一些尴尬。这里不能不提的就是 iPhone 6 的“坐弯门”,其主要原因就是 iPhone 6 所使用的 6000 系铝合金不够坚固。iPhone 6s 在使用 7000 系铝合金之后才有所好转。

而这一点,iPhone 4/4s 和小米手机 4 所使用的不锈钢中框则表现好得多,当然,小米将这种材质宣传为“奥氏体 304”.

不过,除了不够耐磨、容易被氧化之外,金属仍然还有两个可能难以避免的问题。

一则,金属机身的颜色。总的来说,在金属机身逐渐普及后,市场中的手机绝大部分也无非就是“灰(黑)白(银)金粉”这几种颜色。

那么这种现象的原因是什么呢?如果想探究其原因,我们得从阳极氧化这个工艺说起。

金属、玻璃、陶瓷……手机还会用上哪些材质?

据相关化学专业人士的说法:

因为氧化铝的密度比铝更加致密,将铝接入阳极,使铝失去电子升价态发生氧化反应变成氧化铝(升失氧,降得还),增强铝的耐磨性及硬度。在氧化薄层中有大量的微孔,便可以吸附着色剂,最后进行封闭处理,使染料固定在空隙,最后就可以得到相应颜色的手机外壳。

究其原因,还是深色的阳极氧化铝,相较浅色,更难着色。

如果坚持要这种颜色浓重的多彩设计,并且色不容易掉,当然就需要一些更复杂的工序。这也就无形中增加了手机的成本和量产难度。

再则,金属机身手机一体性,难以真正实现。iPhone 的上下天线条,索尼 Xperia XZ 的后盖塑料片……这些设计都让消费者有所吐槽。而这些设计上的不够极致则是来自金属的特性,正是上文提到的电磁屏蔽性。

金属、玻璃、陶瓷……手机还会用上哪些材质?

毕竟手机是一个以通讯为目的的设备,所有的设计都需要手机的信号交换让步。而在目前的条件下,能穿透电磁屏蔽的通讯技术并没有出现。于是金属后盖的手机不得不为此增加天线条带。

手机厂家能做的或许只能是在尽可能保持信号稳定的情况下,减小塑料天线在后盖的占比,比如 OPPO R9s 的“微缝天线”,就让手机的后盖金属占比超过了 98%。

不过,遗憾的是,对于追求完美一体的强迫症用户,这似乎还是不够极致。

玻璃

除了金属,玻璃材质在手机中的运用也不少,比如经典的 iPhone 4/4s、Xperia Z 系列或者三星 S6/S7 等。

金属、玻璃、陶瓷……手机还会用上哪些材质?

和金属这种极度需要加工工艺来体现质感的材质不同,玻璃本身的晶莹剔透让手机的质感不会太差。也正是因为这种透明,手机的着色也不像金属的阳极氧化那么艰难。更不用说,玻璃没有金属的电磁屏蔽特性,手机后盖不用特别设计那恼人的塑料天线条带。手机设计的一体性可以得到更好的满足。由于玻璃的硬度足够大,在日常使用中,玻璃机身的手机也不用太过担心划痕问题。

不过,玻璃材质的缺点也是有的,由于导热性不如金属,手机的散热系统得好好设计。

更严重缺点则是,玻璃,或者说二氧化硅这种非晶体材料,分子结构是缺乏稳定性的,通俗一点的说法是,易碎。

为了改进这一缺点,不同的厂家尝试过不同的方式。比如索尼在 Xperia 上使用的方式是让中框略微突起,高过了玻璃后盖表面。这在一定程度上的确能减小手机因跌落而造成的后盖破碎。但这样设计的后果则是刮手的手感。

金属、玻璃、陶瓷……手机还会用上哪些材质?

也同样是因为玻璃的加工难度,在目前的情况下,采用玻璃材质的手机多是采用了“玻璃后盖 金属中框”的设计,这距离真正意义上的全玻璃机身仍有差距。

陶瓷

需要先指出的是,智能手机上使用的“陶瓷”和日常生活中最为常见的“陶瓷”是不一样的。

普通的陶瓷本质上和上文提到的玻璃其实是一样的,都是非晶体材料。那么普通陶瓷用在手机,除了厚重,也容易出现太脆、易碎的情况。

手机出现的陶瓷材质,比如钇稳定氧化锆,其实应该算是一种复合材料。由此,这种材料既有金属的光泽,而且延展性好,这让材料在后期精加工时,不容易出现玻璃机身的爆裂等问题;又有玻璃的优点,剔透,硬度高,这样的话,手机在日常使用中不用过份担心划痕问题。

总的来看,手机上的陶瓷材质,集合了金属和玻璃的特性,是一种更理想的高端手机选材。不过没有完美的材质,陶瓷也一样。

金属、玻璃、陶瓷……手机还会用上哪些材质?

就好像上文所说,陶瓷在获得金属和玻璃的特性的时候,缺点也一并继承了过来。比如,虽然延展性有进步,但实际上,由于硬度大,陶瓷也容易破碎;虽然不像金属那么夸张,陶瓷材质对信号还是有一定的屏蔽,所以这对厂家的天线设计,也提出了更高的要求。

而陶瓷材质想要在手机中真正普及开来,一个最大的问题,实际是成本难以降下来。

金属、玻璃、陶瓷……手机还会用上哪些材质?

(和亮面金属或者亮面玻璃一样,小米 MIX 的陶瓷外壳也容易留下指纹)

以小米 MIX 的陶瓷外壳为例,据小米的介绍,陶瓷需要 2000℃ 以上的高温进行烧制,烧制之前和烧制之后会产生很大的缩水现象,这样厂家就不容易控制它的造型,而且烧制过程稍有不慎就会前功尽弃。因此,小米 MIX 的良率只有 10%。

这么低的良率,对于要量产且大规模上市的产品来说,基本是不可想象的。所以此前,这种材料更多的是用在 Vertu 等手机的按键上。今年用上陶瓷机身的小米手机 5 陶瓷版一直被产能困扰,而小米 MIX 更是直接打出了“概念手机”旗号。

陶瓷材料要想真正普及开来,恐怕良率这个问题还得取得突破才行。

手机在未来可能用上哪些材质

除了以上三种以及塑料材质,手机行业出现过的材质并不少。竹子、/杏木、酸枝木、皮革、布头,甚至牛仔布,这些材质都曾出现在手机上。

金属、玻璃、陶瓷……手机还会用上哪些材质?

但基本上,使用这些材质的手机都是以定制版、限量版的形式,在更普遍的大众型号手机上很难见到这些材料的身影。

在未来,还有哪些材料可能会大规模出现在手机上呢?

或许碳纤维是一个不错的选择

碳纤维具有一般碳素材料的特性如轻、耐高温、耐磨、导电、导热以及耐腐蚀等,但和一般的碳素材料不同的是,碳纤维其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向可以表现出很高的强度。与金属,甚至陶瓷等复合材料相比,其强度在现有结构材料中无可匹敌。

也是因为碳纤维的这些特性,这种材质从上世纪 50 年代便开始应用在航空领域。

对于手机行业而言,碳纤维的潜力还在于,它既拥有镁铝合金的坚固,又有塑料的高可塑性,虽然看起来和塑料有点相似,但其强度和导热能力又远高于普通的塑料,且这种材料的表面若是留下了油性水笔等痕迹也可以轻松擦除。

金属、玻璃、陶瓷……手机还会用上哪些材质?

实际上,这种材料在手机行业出现的时间也不算短,但为什么到现在都没有大规模普及开呢?原因只有一个,成本太过高昂。所以碳纤维主要出现在Vertu或者一些价格高昂的定制机上面。

金属、玻璃、陶瓷……手机还会用上哪些材质?

不少手机厂家都在不断地在自家的旗舰产品上尝试新的材质,未来甚至可能出现液态金属或者石墨烯的手机。这种行为当然是值得肯定的。但,若是因此而忽略了工艺的精进,这多少有些本末倒置。

就好像诺基亚时期的Lumia或者iPhone 5c一样,这些塑料手机的设计高度仍旧是现在绝大部分千元金属机可望而不可及的。毕竟,高端不在材质,而在工艺。

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