5G手機將告別金屬機身 採用芳綸纖維新材料外殼?

2020-12-18 快科技

2020年以來,越來越多手機品牌的5G手機陸續上市,5G「星火」漸呈燎原之勢,形勢一片大好。

在數碼領域,除了關心5G手機帶來的網絡信號大變革之外,很多人也在預測:5G手機將會出現去金屬化機身的趨勢。

為什麼會有這樣的預測呢?主要有以下幾方面原因:

金屬屏蔽手機信號

目前4G手機機身在採用金屬中框和外殼的同時,鋁製機身將會削減信號影響連接速度和強度,而5G是4G的延伸,使用更高頻率的脈衝波,對金屬很敏感,如果5G手機使用金屬機殼,那麼會直接屏蔽信號。

5G信號對終端產品的天線設計提出了更高要求,為了滿足信號的溢出,未來的5G手機或將永久告別全金屬機身,即使是金屬中框也將逐漸變窄,甚至最終取消。

金屬影響無線充電

無線充電市場同樣方興未艾,各大手機品牌都配備了(反向)無線充電功能,它也是促進非金屬後蓋市場發展的重要原因之一。

無線充電是通過電磁波傳遞能量的,而金屬一個大的缺點是「出色的電磁屏蔽性」。倘若手機使用金屬後蓋,勢必會影響到無線充電的正常工作,無線充電功能也就失去了意義。

5G手機可能偏向於採用不易幹擾信號傳輸的樹脂和玻璃等材料作為手機外殼,除了目前市場已經使用的3D玻璃等,重量輕耐撞擊,信號穿透性強的芳綸纖維同樣是不可多得的優秀選擇。

芳綸纖維是什麼?

芳綸全稱為芳香族聚醯胺纖維,英文為Aramid fiber,是當今世界三大高科技纖維(碳纖維、芳綸、高強高模聚乙烯纖維)之一。

它具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐鹼、重量輕、絕緣、抗老化、生命周期長等優良性能,其強度是鋼絲的 5~6倍 ,模量為鋼絲或玻璃纖維的2~3倍,韌性是鋼絲的2倍,而重量僅為鋼絲的1/5左右,在560度的溫度下,不分解,不融化。

廣泛應用於複合材料、防彈製品、建材、特種防護服裝、電子設備等領域。

芳綸纖維手機背板的歷史

其實很多手機早就嘗試過使用芳綸纖維來作為手機背板。

摩託羅拉Razr刀鋒系列手機背板採用的是杜邦公司的凱夫拉(芳綸纖維)。

超薄設計並不簡單,材料的切割、機身成型以及材料的選擇上都需要考慮工藝和整體強度,而芳綸纖維足以承擔此項重任。

日本夏普最新款智慧型手機Aquos Zero,採用日本帝人Technora? Black芳綸纖維背板,新的Aquos Zero,重量只有146克,由黑色Technora?芳綸纖維增強塑料背蓋及一個鎂合金製成。

為什麼芳綸纖維背板沒有普及呢?

正如前文所說,芳綸纖維具有不俗優勢,那為什麼芳綸纖維背板沒有普及呢?市面上芳綸纖維產品也並不多見呢?

這主要是芳綸纖維材質成本較高、芳綸產品開發難度高的緣故。

芳綸纖維屬於國內短缺的高技術產品,因為其技術、資金門檻極高,研發周期極長,生產過程中對儀器設備要求高、行業集中度高,核心技術被巨頭壟斷。產能主要集中在美國、日本、歐洲,我國起步晚且生產技術較為落後,進口依賴度較高,而且多數國家把芳綸纖維作為戰略物資在技術等方面進行嚴格的管制(涉及軍工、航天等敏感領域),產品和技術都受到國外嚴格封鎖,因此採購成本居高不下,產品價格也相應提高。

其中要數杜邦公司(DuPont)獨佔鰲頭,它是全球芳綸纖維市場的巨頭,佔有超過全球一半以上的市場份額,旗下的Kevlar(凱夫拉)纖維已成為對位芳綸的標誌性產品。

2019年國內對位芳綸需求12000噸左右,目前國內對位芳綸有效產能約3000噸/年,國內供需缺口較大,進口依賴性較高。

2019年,工業和信息化部發布《重點新材料首批次應用示範指導目錄(2018年版)》,其中【芳綸纖維和碳纖維】劃分在關鍵戰略材料類別,呼籲企業重點關注並實現材料應用產業化。

但由於我國芳綸纖維行業發展較晚且生產技術相對落後,國內產能不足,芳綸產品結構單一,差異化程度低。因此,政策不斷呼籲加快芳綸纖維創新成果轉化,讓龐大的市場需求拉動國內產能提升,發展出有競爭力的芳綸產品。

芳綸產品研發的創新品牌——PITAKA

在手機背板上採用芳綸纖維尚且難以普及,但有一個品牌,居然在手機殼上使用昂貴的芳綸纖維,這是非常大膽和高成本的嘗試。

PITAKA積極響應工業和信息化部的政策呼籲,對芳綸產品開發及產業化,大規模創新芳綸產品,打造多元化的產品結構,並且PITAKA也是數碼配件領域中,少有的大規模生產芳綸產品,並具備批量開發能力的創新品牌。

PITAKA所使用的芳綸纖維就是海外進口的DuPont杜邦凱夫拉,其初衷在於希望開發一些與市面上泛濫的劣質/不環保手機殼材質不同的高端材質手機殼,以防彈衣(芳綸纖維)材質的高標準,來武裝日常生活中的數碼配件,讓產品的防護性能、耐用指數直線飆升,減少日常生活中的產品使用損耗,著力打造一個生態環保,富有科技感的生活空間,讓所有人切實感受到產品帶來的實用與便捷。

而PITAKA之所以敢這麼做,在於對芳綸纖維材料的深刻認識:芳綸纖維最大的特性其實是其重量與韌性,它的強度是鋼絲的5-6倍,韌性是鋼材的 2 倍,而重量僅為鋼材的 1/5 左右,這也是它被廣泛用於製作防彈衣的原因。

(PITAKA品牌iPhone12系列凱夫拉手機殼)

其次是PITAKA對芳綸纖維成型技術的深入研究與熟悉掌握,截至目前,PITAKA擁有芳綸纖維材質手機殼、無線充電產品、電路連接模塊、磁吸式模塊化裝置產品的外觀設計專利、實用新型專利等33項技術專利,受到專業領域的多次認可和肯定。

用芳綸纖維來做手機殼等隨身使用的物件,可以最大程度發揮出其極致的輕便、手感、超級耐用的性能。

芳綸纖維手機殼的優勢

無毒環保

據調查顯示,很多塑膠手機殼含有有毒有害物質,鉛含量超出標準限值1550倍,可能對人體造成危害。

塑膠手機殼在常溫下是穩定、無毒的,但是隨著溫度的升高,手機殼中的「苯」、「醛」等物質會變成游離狀態,會釋放到空氣中,具有一定毒性。

手機殼挑選方法:

①不要選擇顏色過於鮮豔的手機殼,它們可能含有大量重金屬。

②有刺鼻氣味的手機殼同樣要小心

③手感過軟或過硬的、掉色的都要慎選,這類產品生產過程中很可能殘留苯類有機溶劑。

無毒材質:玻璃、金屬、絨布、皮革(真皮)、液態矽膠、芳綸纖維

有毒材質:矽膠、塑料、皮革(人造皮)、芳綸纖維

注意:大量使用膠黏劑的手機殼不宜購買(在高溫情況下會分解有毒物質),款式複雜的手機殼多會用到膠黏劑。

不影響手機信號

塑料、矽膠、金屬、陶瓷、皮革等市面上常見材質都不會影響手機信號,而金屬和碳纖維材質,會讓手機信號減弱。

這是為什麼呢?這是因為金屬會產生一種叫做靜電屏蔽的效應。

靜電屏蔽是指導體的外殼對它的內部起到「保護」作用,使它的內部不受外部電場的影響。

舉個例子:在電梯裡手機信號經常會變弱,甚至無信號。這是因為電梯是金屬材質的,且在運行過程中是封閉的,金屬具有阻擋信號的現象,手機信號就被阻擋在外了。

而碳纖維具有良好的電磁屏蔽性能,同樣也會影響手機信號

手感

總體來說,偏軟的手機殼手感上比偏硬的手機殼就是要好很多。

軟殼:矽膠、塑料(TPU)、皮革、絨布

硬殼:玻璃、塑料(PC/ABS/PP)、金屬

芳綸纖維雖然屬於硬殼材質,但是手機殼可扭轉45°左右,觸感卻偏柔軟,觸摸起來如同babyskin。

使用感:防摔防刮、不發黃、耐髒易清洗

①不發黃,耐髒易清洗

根據市面上眾多材質手機殼的表現來看,硬殼耐髒,軟殼不耐髒。尤其注意的是亞克力,由於材料特性很容易髒而且也不易清洗。

不發黃材質/耐髒易清洗:玻璃,金屬,塑料(硬膠PC);

發黃材質/不耐髒不易清洗:塑料(軟膠TPU)、皮革、絨布、玻璃、無機矽膠;

②防劃性能

其實手機殼被刮傷到是次要,最重要的是保護手機不被刮傷。

更需注意的是邊框為手機殼可能會刮花手機。手機殼不夠貼合會導致會砂石進入縫隙,砂石硬度極高,易刮傷手機。所以手機殼的完美貼合至關重要,不讓砂石用可趁之機。

③防摔性能

在使用中,保持2米左右的整機防摔高度即可應對日常生活中的各種狀況。

輕薄

一般來說,材質的密度會因為製造工藝/材料的不同而有所變化,但是可以根據以下的數據了解到不同材質的重量比較,密度越高,重量越大。

金屬:不鏽鋼7.7-8g/cm?,鋁合金2.7-2.8g/cm?,鋁鎂合金1.8g/cm?

玻璃:鋼化玻璃2.4-2.8g/cm?,亞克力1.16-1.2g/cm?

無機矽膠:2.6g/cm?

芳綸纖維:1.44g/cm?

絨布:0.6g/cm?

總結:

矽膠、塑料、人造革:存在有毒害物質風險;

金屬、碳纖維:屏蔽手機信號;

無機矽膠、皮革、絨布、亞克力:不耐髒不易清洗;

TPU、絨布:易發黃,易形變;

芳綸纖維除了材質高端外,相比其他金屬/電鍍材料/碳纖維複合材料等,無信號屏蔽障礙;

相比矽膠、塑料、人造革等,無毒害物質風險;

相比無機矽膠、皮革、絨布、亞克力/TPU等,不易發黃/形變,耐髒易清洗;

相比其他備選材料能實現的超薄厚度,優異的跌落衝擊性能。

綜合對比,芳綸纖維擁有作為手機殼當仁不讓的優勢,這也是PITAKA選擇其作為數碼配件生態產品主材質的重要原因。

以這個思路為源頭,PITAKA研發的手機保護殼,無線充電產品、車載支架產品、隨身充電寶等日常使用的數碼產品都採用了芳綸纖維,實現產品輕量化、手感極致化、實用耐用的全面升級,成為了唯一一個將凱夫拉(芳綸纖維)材質應用到數碼配件產品上的品牌,為日常生活帶來更多實用性與便捷性。

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