5G手机将告别金属机身,采用芳纶纤维新材料外壳?

2020年以来,越来越多手机品牌的5G手机陆续上市,5G“星火”渐呈燎原之势,形势一片大好。

在数码领域,除了关心5G手机带来的网络信号大变革之外,很多人也在预测:5G手机将会出现去金属化机身的趋势。

为什么会有这样的预测呢?主要有以下几方面原因:

金属屏蔽手机信号

目前4G手机机身在采用金属中框和外壳的同时,铝制机身将会削减信号影响连接速度和强度,而5G是4G的延伸,使用更高频率的脉冲波,对金属很敏感,如果5G手机使用金属机壳,那么会直接屏蔽信号。

5G信号对终端产品的天线设计提出了更高要求,为了满足信号的溢出,未来的5G手机或将永久告别全金属机身,即使是金属中框也将逐渐变窄,甚至最终取消。

金属影响无线充电

无线充电市场同样方兴未艾,各大手机品牌都配备了(反向)无线充电功能,它也是促进非金属后盖市场发展的重要原因之一。

无线充电是通过电磁波传递能量的,而金属一个大的缺点是“出色的电磁屏蔽性”。倘若手机使用金属后盖,势必会影响到无线充电的正常工作,无线充电功能也就失去了意义。

5G手机可能偏向于采用不易干扰信号传输的树脂和玻璃等材料作为手机外壳,除了目前市场已经使用的3D玻璃等,重量轻耐撞击,信号穿透性强的芳纶纤维同样是不可多得的优秀选择。

芳纶纤维是什么?

芳纶全称为芳香族聚酰胺纤维,英文为Aramid fiber,是当今世界三大高科技纤维(碳纤维、芳纶、高强高模聚乙烯纤维)之一。

它具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能,其强度是钢丝的 5~6倍 ,模量为钢丝或玻璃纤维的2~3倍,韧性是钢丝的2倍,而重量仅为钢丝的1/5左右,在560度的温度下,不分解,不融化。

广泛应用于复合材料、防弹制品、建材、特种防护服装、电子设备等领域。

芳纶纤维手机背板的历史

其实很多手机早就尝试过使用芳纶纤维来作为手机背板。

摩托罗拉Razr刀锋系列手机背板采用的是杜邦公司的凯夫拉(芳纶纤维)。

超薄设计并不简单,材料的切割、机身成型以及材料的选择上都需要考虑工艺和整体强度,而芳纶纤维足以承担此项重任。

日本夏普最新款智能手机Aquos Zero,采用日本帝人Technora® Black芳纶纤维背板,新的Aquos Zero,重量只有146克,由黑色Technora®芳纶纤维增强塑料背盖及一个镁合金制成。

为什么芳纶纤维背板没有普及呢?

正如前文所说,芳纶纤维具有不俗优势,那为什么芳纶纤维背板没有普及呢?市面上芳纶纤维产品也并不多见呢?

这主要是芳纶纤维材质成本较高、芳纶产品开发难度高的缘故。

芳纶纤维属于国内短缺的高技术产品,因为其技术、资金门槛极高,研发周期极长,生产过程中对仪器设备要求高、行业集中度高,核心技术被巨头垄断。产能主要集中在美国、日本、欧洲,我国起步晚且生产技术较为落后,进口依赖度较高,而且多数国家把芳纶纤维作为战略物资在技术等方面进行严格的管制(涉及军工、航天等敏感领域),产品和技术都受到国外严格封锁,因此采购成本居高不下,产品价格也相应提高。

其中要数杜邦公司(DuPont)独占鳌头,它是全球芳纶纤维市场的巨头,占有超过全球一半以上的市场份额,旗下的Kevlar(凯夫拉)纤维已成为对位芳纶的标志性产品。

2019年国内对位芳纶需求12000吨左右,目前国内对位芳纶有效产能约3000吨/年,国内供需缺口较大,进口依赖性较高。

2019年,工业和信息化部发布《重点新材料首批次应用示范指导目录(2018年版)》,其中【芳纶纤维和碳纤维】划分在关键战略材料类别,呼吁企业重点关注并实现材料应用产业化。

但由于我国芳纶纤维行业发展较晚且生产技术相对落后,国内产能不足,芳纶产品结构单一,差异化程度低。因此,政策不断呼吁加快芳纶纤维创新成果转化,让庞大的市场需求拉动国内产能提升,发展出有竞争力的芳纶产品。

芳纶产品研发的创新品牌——PITAKA

在手机背板上采用芳纶纤维尚且难以普及,但有一个品牌,居然在手机壳上使用昂贵的芳纶纤维,这是非常大胆和高成本的尝试。

PITAKA积极响应工业和信息化部的政策呼吁,对芳纶产品开发及产业化,大规模创新芳纶产品,打造多元化的产品结构,并且PITAKA也是数码配件领域中,少有的大规模生产芳纶产品,并具备批量开发能力的创新品牌。

PITAKA所使用的芳纶纤维就是海外进口的DuPont杜邦凯夫拉,其初衷在于希望开发一些与市面上泛滥的劣质/不环保手机壳材质不同的高端材质手机壳,以防弹衣(芳纶纤维)材质的高标准,来武装日常生活中的数码配件,让产品的防护性能、耐用指数直线飙升,减少日常生活中的产品使用损耗,着力打造一个生态环保,富有科技感的生活空间,让所有人切实感受到产品带来的实用与便捷。

而PITAKA之所以敢这么做,在于对芳纶纤维材料的深刻认识:芳纶纤维最大的特性其实是其重量与韧性,它的强度是钢丝的5-6倍,韧性是钢材的 2 倍,而重量仅为钢材的 1/5 左右,这也是它被广泛用于制作防弹衣的原因。

(PITAKA品牌iPhone12系列凯夫拉手机壳)

其次是PITAKA对芳纶纤维成型技术的深入研究与熟悉掌握,截至目前,PITAKA拥有芳纶纤维材质手机壳、无线充电产品、电路连接模块、磁吸式模块化装置产品的外观设计专利、实用新型专利等33项技术专利,受到专业领域的多次认可和肯定。

用芳纶纤维来做手机壳等随身使用的物件,可以最大程度发挥出其极致的轻便、手感、超级耐用的性能。

芳纶纤维手机壳的优势

无毒环保

据调查显示,很多塑胶手机壳含有有毒有害物质,铅含量超出标准限值1550倍,可能对人体造成危害。

塑胶手机壳在常温下是稳定、无毒的,但是随着温度的升高,手机壳中的“苯”、“醛”等物质会变成游离状态,会释放到空气中,具有一定毒性。

手机壳挑选方法:

①不要选择颜色过于鲜艳的手机壳,它们可能含有大量重金属。

②有刺鼻气味的手机壳同样要小心

③手感过软或过硬的、掉色的都要慎选,这类产品生产过程中很可能残留苯类有机溶剂。

无毒材质:玻璃、金属、绒布、皮革(真皮)、液态硅胶、芳纶纤维

有毒材质:硅胶、塑料、皮革(人造皮)、芳纶纤维

注意:大量使用胶黏剂的手机壳不宜购买(在高温情况下会分解有毒物质),款式复杂的手机壳多会用到胶黏剂。

不影响手机信号

塑料、硅胶、金属、陶瓷、皮革等市面上常见材质都不会影响手机信号,而金属和碳纤维材质,会让手机信号减弱。

这是为什么呢?这是因为金属会产生一种叫做静电屏蔽的效应。

静电屏蔽是指导体的外壳对它的内部起到“保护”作用,使它的内部不受外部电场的影响。

举个例子:在电梯里手机信号经常会变弱,甚至无信号。这是因为电梯是金属材质的,且在运行过程中是封闭的,金属具有阻挡信号的现象,手机信号就被阻挡在外了。

而碳纤维具有良好的电磁屏蔽性能,同样也会影响手机信号

手感

总体来说,偏软的手机壳手感上比偏硬的手机壳就是要好很多。

软壳:硅胶、塑料(TPU)、皮革、绒布

硬壳:玻璃、塑料(PC/ABS/PP)、金属

芳纶纤维虽然属于硬壳材质,但是手机壳可扭转45°左右,触感却偏柔软,触摸起来如同babyskin。

使用感:防摔防刮、不发黄、耐脏易清洗

①不发黄,耐脏易清洗

根据市面上众多材质手机壳的表现来看,硬壳耐脏,软壳不耐脏。尤其注意的是亚克力,由于材料特性很容易脏而且也不易清洗。

不发黄材质/耐脏易清洗:玻璃,金属,塑料(硬胶PC);

发黄材质/不耐脏不易清洗:塑料(软胶TPU)、皮革、绒布、玻璃、无机硅胶;

②防划性能

其实手机壳被刮伤到是次要,最重要的是保护手机不被刮伤。

更需注意的是边框为手机壳可能会刮花手机。手机壳不够贴合会导致会砂石进入缝隙,砂石硬度极高,易刮伤手机。所以手机壳的完美贴合至关重要,不让砂石用可趁之机。

③防摔性能

在使用中,保持2米左右的整机防摔高度即可应对日常生活中的各种状况。

轻薄

一般来说,材质的密度会因为制造工艺/材料的不同而有所变化,但是可以根据以下的数据了解到不同材质的重量比较,密度越高,重量越大。

金属:不锈钢7.7-8g/cm³,铝合金2.7-2.8g/cm³,铝镁合金1.8g/cm³

玻璃:钢化玻璃2.4-2.8g/cm³,亚克力1.16-1.2g/cm³

无机硅胶:2.6g/cm³

芳纶纤维:1.44g/cm³

绒布:0.6g/cm³

总结:

硅胶、塑料、人造革:存在有毒害物质风险;

金属、碳纤维:屏蔽手机信号;

无机硅胶、皮革、绒布、亚克力:不耐脏不易清洗;

TPU、绒布:易发黄,易形变;

芳纶纤维除了材质高端外,相比其他金属/电镀材料/碳纤维复合材料等,无信号屏蔽障碍;

相比硅胶、塑料、人造革等,无毒害物质风险;

相比无机硅胶、皮革、绒布、亚克力/TPU等,不易发黄/形变,耐脏易清洗;

相比其他备选材料能实现的超薄厚度,优异的跌落冲击性能。

综合对比,芳纶纤维拥有作为手机壳当仁不让的优势,这也是PITAKA选择其作为数码配件生态产品主材质的重要原因。

以这个思路为源头,PITAKA研发的手机保护壳,无线充电产品、车载支架产品、随身充电宝等日常使用的数码产品都采用了芳纶纤维,实现产品轻量化、手感极致化、实用耐用的全面升级,成为了唯一一个将凯夫拉(芳纶纤维)材质应用到数码配件产品上的品牌,为日常生活带来更多实用性与便捷性。

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