手機(jī)外殼材質(zhì)對(duì)比分析與發(fā)展趨勢(shì)展望

董杰

天津三星通信技術(shù)研究有限公司 天津 300385

手機(jī)從誕生一來不管是大哥大時(shí)代還是功能機(jī)時(shí)代，作為消費(fèi)電子產(chǎn)品其外觀一直是不同廠家及消費(fèi)者非常重視的一個(gè)因素。自蘋果手機(jī)開啟大屏幕智能手機(jī)的潮流，各大手機(jī)廠商推出的手機(jī)趨于相同。各大廠商及供應(yīng)商通過不斷地努力研究新的外殼材質(zhì)，并一次次推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。進(jìn)入智能機(jī)時(shí)代CNC金屬生產(chǎn)工藝、3D玻璃生產(chǎn)工藝得到大幅度發(fā)展，提供多樣的材質(zhì)供消費(fèi)者進(jìn)行選擇。

1 手機(jī)外觀結(jié)構(gòu)概況

目前市場(chǎng)上的智能手機(jī)外殼材質(zhì)大致分為工程塑料、金屬、玻璃、陶瓷 等[1]。

（1）工程塑料。從功能機(jī)時(shí)代開始到智能手機(jī)早期以ABS及PC材質(zhì)為代表的工程塑料占據(jù)了市場(chǎng)上手機(jī)外觀材質(zhì)的大半天下。其優(yōu)越的可塑性、強(qiáng)度、可通過模具進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)、較低的成本等優(yōu)點(diǎn)，被各品牌廠商最為常用的材質(zhì)。

（2）金屬。隨著消費(fèi)升級(jí)以及工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的手機(jī)采用金屬材質(zhì)設(shè)計(jì)手機(jī)外殼。其中以蘋果iPhone 4手機(jī)為首采用不銹鋼作為機(jī)身材質(zhì)，提升產(chǎn)品質(zhì)感，之后小米4手機(jī)采用奧氏體304不銹鋼為機(jī)身邊框材質(zhì)。隨著技術(shù)的發(fā)展鋁合金稱為目前手機(jī)中最常見的金屬外殼材質(zhì)，以其易加工、表面處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)迅速成為行業(yè)熱門材質(zhì)。從五六千元的旗艦手機(jī)到千元機(jī)各廠商均使用金屬來提升其機(jī)身質(zhì)感。

（3）玻璃。在iPhone 4時(shí)代玻璃就作為背蓋材質(zhì)出現(xiàn)在世人面前，其特有的光學(xué)特性及手感深的用戶喜愛。在金屬手機(jī)發(fā)展到全金屬結(jié)構(gòu)不久，人們開始產(chǎn)生厭倦心里，網(wǎng)絡(luò)上開始出現(xiàn)對(duì)手機(jī)同質(zhì)化缺乏創(chuàng)新的責(zé)怪聲音。而后由三星為代表開始大批量出現(xiàn)背蓋材質(zhì)為玻璃的智能手機(jī)，玻璃材質(zhì)再次展現(xiàn)在世人面前。

（4）陶瓷。陶瓷材是由大眾廣為熟知是由小米公司Mix系列開始，之后又在Mix2系列將鋁合金中框與陶瓷結(jié)合發(fā)揮到了極致，陶瓷以其獨(dú)有的特性，展現(xiàn)了更加美觀的光學(xué)性能及更加優(yōu)越的手感。

2 各類手機(jī)結(jié)構(gòu)材質(zhì)的優(yōu)勢(shì)

（1）工程塑料。塑料材質(zhì)的可塑性強(qiáng)，工業(yè)加工難度相對(duì)較低，通過模具成型可以大規(guī)模量產(chǎn)。以及成型后產(chǎn)品重量輕，可以通過注塑、噴涂、蒸鍍等表面處理工藝展現(xiàn)不同的表面質(zhì)感。以三星為例，通過不同工藝可以將塑料加工成皮紋、拉絲、鏡面高光等不同的式樣，展現(xiàn)出產(chǎn)品設(shè)計(jì)的多樣化。

（2）金屬。鋁合金及不銹鋼作為金屬材質(zhì)，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是工程塑料無法比擬的，可以有效提升手機(jī)整體強(qiáng)度。并且其特有的性能在手感方面也優(yōu)越于塑料材質(zhì)。鋁合金以其特性可以通過CNC加工工藝體現(xiàn)多樣的造型，再通過打磨、噴砂、陽極氧化等工藝表現(xiàn)出不同的質(zhì)感及色彩。不銹鋼因其強(qiáng)度高的特點(diǎn)可以進(jìn)行打磨拋光實(shí)現(xiàn)鏡面效果，去年推出的iPhone X旗艦手機(jī)就采用此工藝。

（3）玻璃。玻璃材質(zhì)具有高透光學(xué)特性可以通過菲林印刷提供如漸變、反光等多種效果。目前市面普遍使用玻璃作為屏幕材質(zhì)，這樣一來前后材質(zhì)的統(tǒng)一帶來的手感上的提升毋庸置疑。

（4）陶瓷。陶瓷材質(zhì)既有金屬的光澤，并且具有較好延展性。其又具有比玻璃更高的硬度，耐磨性高，在日常使用當(dāng)中不用擔(dān)心劃傷問題。陶瓷材質(zhì)最大的優(yōu)點(diǎn)是具有溫潤(rùn)如玉的觸感。

3 淺析各類手機(jī)材質(zhì)的弊端

（1）工程塑料。塑料機(jī)身在質(zhì)感方面一直處于劣勢(shì)，相比其他材質(zhì)與生俱來帶著一股廉價(jià)感。雖然廠商在式樣上不斷更新加入花紋、仿皮革等不同的設(shè)計(jì)元素，但就手感而言依然有所欠缺。另外其散熱效果也一般。

（2）金屬。在使用鋁合金材質(zhì)時(shí)為了追求手機(jī)厚度采用輕薄設(shè)計(jì)，導(dǎo)致外殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度薄弱。且金屬?gòu)椥缘陀谒芰显诎l(fā)生形變后無法恢復(fù)到原有狀態(tài)。iPhone 6系列手機(jī)上市初期就出現(xiàn)了“坐彎門”，在使用7000系鋁合金之后各廠商手機(jī)強(qiáng)度得到的有效的改善。不銹鋼材質(zhì)在此方面表現(xiàn)則好很多。此外金屬材質(zhì)在最大的弱點(diǎn)在其電磁屏蔽性能，因金屬電磁屏蔽問題.市面上所有金屬手機(jī)殼無一例外的采用將外殼分割當(dāng)作天線使用。這導(dǎo)致外殼一體性遭到破壞。在出現(xiàn)微縫天線工藝后才稍微好轉(zhuǎn)。

（3）玻璃。玻璃材質(zhì)作為非晶體材料，分子結(jié)構(gòu)缺乏穩(wěn)定性，通俗一點(diǎn)的說法就是易碎。這導(dǎo)致不論生產(chǎn)過程中，還是消費(fèi)者在使用過程中都需要小心翼翼，一不留神就可能破碎。這導(dǎo)致玻璃外殼無法經(jīng)過過多的后加工處理。

（4）陶瓷。陶瓷材質(zhì)在獲得金屬和玻璃的特性的同時(shí)，缺點(diǎn)也一并繼承下來。此外陶瓷材質(zhì)最大的問題是加工難度高，其生產(chǎn)過程中燒結(jié)工藝導(dǎo)致燒制前后產(chǎn)品有縮水現(xiàn)象并且無法找到規(guī)律，這表明無法控制其精密尺寸。手機(jī)外殼作為精密部件，其精度至少要打到0.01mm級(jí)別。以小米Mix手機(jī)為例，在經(jīng)過一系列工藝改善之后良率一直保持在10%左右。

4 結(jié)語

通過以上對(duì)手機(jī)幾種外殼材質(zhì)的簡(jiǎn)要介紹，客觀地說，手機(jī)作為消費(fèi)電子產(chǎn)品需要保證其多樣化的特性。通過幾年的發(fā)展，手機(jī)材質(zhì)也趨于單一，金屬中框加上玻璃背蓋的設(shè)計(jì)已占領(lǐng)80%以上的市場(chǎng)。未來還有那些材質(zhì)可能會(huì)大規(guī)模出現(xiàn)在手機(jī)上呢?或許碳纖維是下一個(gè)廠商的目標(biāo)，其特性具有高強(qiáng)度、質(zhì)量輕、耐高溫、耐磨等。碳纖維材質(zhì)上世紀(jì)50年代出現(xiàn)在航空領(lǐng)域，目前在汽車領(lǐng)域也有很多涉及。對(duì)于手機(jī)行業(yè)而言，碳纖維的潛力在于其比肩金屬的強(qiáng)度，又有塑料的高可塑性。其實(shí)碳纖維材質(zhì)在手機(jī)行業(yè)中出現(xiàn)過，只不過因其高昂的成本沒有大面積應(yīng)用[2]。

除了碳纖維外，液態(tài)金屬或許在未來也可能應(yīng)用在手機(jī)行業(yè)。蘋果公司中期的手機(jī)在SIM卡托生產(chǎn)工藝上使用過液態(tài)金屬。此材質(zhì)優(yōu)點(diǎn)為在具有所有金屬特性的情況下，又有塑料一般的可塑性，其生產(chǎn)性將得到大大提高。

希望在材料學(xué)科不斷的發(fā)展下，以后有更多的先進(jìn)材料應(yīng)用到手機(jī)行業(yè)，為手機(jī)行業(yè)增添色彩。