| 責編:張志成
與地球形成至今的漫長曆史過程相比,進化周期短暫的人類因為大腦擁有“思考能力”的這項屬性,而使得其對事物的認知總是有着不同的見解,這種差異關乎于種族、性别、環境、教育甚至是心情。也許正是這樣的不統一造成了世界的豐富多彩,但或許也因此帶來了不少紛争。
值得慶幸的是,現實情況中多數人是認可筆者上面所描述的“差異化”理論的,這也就避免了筆者一上來就站在讀者們的對立面。雖然人的天性是紮堆兒,但古理“少數服從多數”的看法正逐漸向“求同存異”的哲學觀點所妥協,畢竟我們知道“客觀規律并不以人的意志為轉移”。
開頭做好了鋪墊也算是給筆者後面的言論留個台階,那麼下面我們就進入文章的主題,閑聊一下我們手中這些移動終端産品的外殼材質。寫作這篇文章不是筆者拍大腿的決定,小米平闆仿蘋果其型不仿其材質的做法,錘子手機上選用了久違的玻璃蓋闆是兩個主因。
■材料學在産品上的創新給了廠商更多差異化的選擇
深知戰線拉得越長就越容易腹背受敵,所以為了更明确的闡述事實表達觀點,筆者把着眼點放在了自己最為了解三條産品線:手機、平闆和筆電。作為一名經曆過286電腦而此時正使用着筆記本碼字的編輯,我的大腦告訴我“單純拼制造工藝、拼産品形态的時代已經過去了”。
MOTOX 手機提供的四種木質外殼供消費者進行定制
改玩材料,如今不少的廠商都開始從原材料處尋找解決産品同質化現象的有效辦法。起初這隻是有技術底蘊的公司才敢觸碰的領域,後來随着時間的推移這個趨勢便開始漸漸地鋪了開了,這成了IT科技企業中的一種潮流。
錘子 T1手機是否該采用玻璃外殼在網上有截然相反兩種不同的聲音(圖片來自錘子)
廠商目前很在意如何利用這些元素的特性去體現産品的差異性
什麼是材料?維基百科告訴我們“材料是人類可以利用制作有用構件、器件或物品的物質。” 材料的發展标志着社會的進步,比如石器的廣泛使用是“石器時代”,相似的還有“青銅時代”和“鐵器時代”等等。材料、信息與能源被稱為現代文明的三大支柱。
■終端産品的形态設計已接近終點
具體到日常接觸的數碼産品,它們無一例外是用處于不同形态的材料所組成的物體,這些材料可以是半導體、塑料、金屬、玻璃甚至是木頭等等。可以理解的是,當一條新産品線被開辟出來時,人們更多注重的是産品的功能與形态,而并不太關心它由什麼材料組成。
過去幾十年我們更為看中的是産品本身的功能以及形态改變(圖片來自蘋果)
呼應筆者在前面提出的觀點,同質化現象在互聯網思維的作用下表現的愈加明顯,産品在硬件、功能上的近似客觀上增添了企業去尋找新差異的動力。那麼不同于以往隻是被拿來單純地充當構成物質的基本材料,人們現在更加注重材料本身的特性。
科技以換殼為本的諾基亞在近是年前推出了七種材質外殼的8800(圖片來自淘寶)
材料學是一門學問,這門學問研究材料組成、結構、工藝、性質和使用性能之間相互關系的學科,為材料設計、制造、工藝優化和合理使用提供科學依據。不過在現實情況中,隻依靠材料本身去決定其使用功能的很少見,多數情況下材料的選取更像做實驗時使用的“催化劑”。
■材料造成的影響有那些
材料本身表現出來的物理、化學性質便是我們所說的材料特性。其中的物理特性諸如顔色、形态、硬度以及導電性等直接作用于消費者的使用體驗。而化學特性諸如氧化性、腐蝕性以及毒性等則更多地适用于消費者不常關注的生産制造過程。
材料的特性對于設備的影響(其實比筆者上面所列的還要多)
那麼對于一款終端産品來說,機身外殼的質感、手感、韌性都取決與采用了哪種材質。比如我們常在三星産品上見到的聚碳酸酯塑料外殼,它的使用決定了其産品可以因為塑料易變形的特性引入可拆卸外殼的設計,另外握持手感和便攜性方面參數也都會被影響到。
材料特性帶來的影響既有正面的同樣也有負面的
相對地,這些材料的特性當然也會有一些不可避免的負面影響,比如金屬外殼對于射頻信号的影響使得廠商必須在外觀設計上做出妥協,另外其高比熱容的特性也使得用戶在冬夏兩季握持機身的時候會感受到額外的溫度,過熱或者是過冷。
■盤點外殼材料的特性
如果不去圈定一個相對狹窄的範圍,那麼筆者還真不知道這個關于“材料”的話題能夠扯到哪去?所以既是為了控制篇幅亦是為了避免現眼,我們今天就隻聊外殼材質的特性以及其在使用過程所能造成的影響有哪些。
先來盤點一下這兩年聽說過的在手機、平闆、筆電這三條産品線上使用過的材料吧。金屬(合金)與塑料這兩個是最為常見的,其次就是對加工工藝要求更高一些的玻璃和碳纖維,剩下的凱夫拉和木料多見于MOTO旗下的産品,下面我們就一個一個的來說。
■金屬(合金)
金屬是一種具有光澤(即對可見光強烈反射)、富有延展性、容易導電、導熱等性質的物質。金屬的上述特質都跟金屬晶體内含有自由電子有關。在自然界中,絕大多數金屬以化合态存在,少數金屬例如金、鉑、銀等以遊離态存在。
iPad一直采用經過陽極氧化工藝處理的鋁合金外殼(圖片來自蘋果)
那麼受到可利用資源總量與加工工藝要求較高兩個因素的影響,金屬這種材料通常隻出現在少數品牌的旗艦級産品中。考慮到成本、便攜性以及加工的難易度,鋁合金與鎂合金的出鏡頻率是所有金屬材料中最高的兩個。
鋁合金在手機、平闆、筆電等産品的外殼中被廣泛使用(圖片來自同城購)
優點:金屬的光澤和密度有助于提升産品的質感和手感,且具有良好的延展性。另外高強度的穩定結構帶可以帶來堅固的機身。
缺點:沒有做靜電屏蔽的機器在幹燥的環境下容易産生靜電,易導熱的熱性使得機身表邊的溫度在夏天更高,冬天更低,影響手感。
一體成型:
與金屬有關的工藝名詞中,一體成型機身(Unibody)是不能被忽略的,使用這種工藝生産出來的零部件具有堅固、整潔、零部件少、工藝流程短的優勢,由于不用組裝、拼接等步驟,産品内部的空間得以釋放,成品的體積可以得到很好的控制,缺點是對機床的精度要求高,前期投入高。
Unibody工藝對于小尺寸的手機意味着出色手感和統一的外觀(圖片來自HTC)
陽極氧化:
将金屬或合金的制件作為陽極,采用電解的方法使其表面形成氧化物薄膜。使用該工藝可以為合金機身表面進行着色,提高耐腐蝕性、增強耐磨性及硬度,保護金屬表面。作為為金屬上色的主要工藝,其難點在于染料附着是否均勻,這對于氧化工藝的穩定性有很高的要求。
陽極氧化工藝現在主要被用來為鋁合金等合金材料進行着色(圖片來自百度百科)
金屬拉絲:
金屬拉絲是反複用砂紙将鋁闆刮出線條的制造過程,其前一個步驟同樣也是陽極氧化,然後在氧化膜上做處理。除了以起到美化機身的目的之外,最主要的是就是它可以起到抗侵蝕的作用。(說白了就是反正都已經劃成這樣了,用戶再劃也就看不出來了。。。),在華碩、HTC的産品上比較常見。
華碩家的産品很喜歡使用同心圓發絲紋理(更高級的金屬拉絲工藝)
■塑料(包含橡膠)
塑料是以單體為原料,通過加聚或縮聚反應聚合而成的高分子化合物,俗稱塑料或樹脂(廣義來講橡膠也屬于塑料),可以自由改變成分及形體樣式,由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成,目前加工塑料的主要原材料就是我們所熟知的石油。
塑料雖然廉價但也有三星這種做出了仿皮革紋理效果的(圖片來自三星)
因為是由非極性共價鍵以共用電子對的形式連接在一起的高分子化合物,所以常溫狀态下的塑料是不顯電性的(橡膠也是),同時是電和熱的不良導體。其中PC(聚碳酸酯)和ABS是我們在手機、平闆外殼中常見的塑料類型。
聚碳酸酯的分子鍊結構中的氧基決定它具有很好的柔韌性(三星手機的後殼都能随便掰)
優點:原材料較為廉價,工藝相對簡單且容易加工。相比金屬質輕、耐沖擊性好,有助于減輕産品的質量提升其便攜性。三防手機、可拆卸後蓋手機都離不開塑料(橡膠)。
缺點:塑料易老化,并且大部分耐熱性差,熱膨脹率大。多數塑料受熱會産生有毒的化學物質,對使用者的健康造成影響。另外就是采用塑料這種材料容易讓人産生一種廉價感。。。
雙料注塑:
提到雙料注塑,最容易聯想到的應該就是魅族了。當年一戰成名的MiniPlayer SL播放器采用的就是該工藝,其次便是握持手感非常舒适的MX 2手機。該工藝一方面可以提升産品外觀上的質感,另一方面則是可以通過材料的混合達到節省物料成本的目的(外層料的質量一般相對較高)。
采用雙料注塑工藝的産品魅族 MiniPlayer SL版(圖片來自魅族)
壓縮成型:
對于具有可拆卸後蓋的産品來說,機身背後的蓋闆往往是通過壓縮成型工藝生産制造的(可以腦補一下用模具打月餅的場景)。相比注塑工藝來說後者更加簡單高效,那麼NOTE系列産品背後的仿皮革紋理其實就是在磨具上做些手腳。
電鍍工藝:
金屬光澤所帶來的質感要優于塑料,這是我們無法否認的事實。所以在成本有限又想提高逼格情況下電鍍工藝就有了存在的意義。對比陽極氧化工藝,電鍍時待鍍的工件被作為陰極,鍍層金屬作為陽極被還原形成鍍層。于是塑料材質也就擁有了金屬的光澤。
采用電鍍工藝讓機身展現出金屬質感(上圖為聯想 YOGA 平闆)
■玻璃(無機玻璃)
玻璃是一種透明的半固體、半液體物質,在熔融時形成連續網絡結構,冷卻過程中粘度逐漸增大并硬化為不結晶的矽酸鹽類非金屬材料。普通玻璃化學氧化物的組成是(Na2O·CaO·6SiO2),其中主要成份是二氧化矽。
美國康甯公司的大猩猩玻璃應該是我們熟悉的玻璃産品(圖片來自康甯)
鑒于玻璃(即便是鋼化玻璃)的耐沖擊性較差,所以大尺寸的産品上幾乎沒有使用玻璃作為承重結構主材料的。近期熱門的錘Smartisan T1(錘子手機)就是一款采用玻璃作為背殼的手機,索尼的Xperia Z系列也有同樣的設計,雙面玻璃的采用使得産品有了一種對稱美。
iPhone 4/4s之後錘子手機是少數采用玻璃作為背殼的産品之一(圖片來自錘子)
優點:玻璃的優點有一部分是由屏幕蓋闆決定的。對于手機類産品來說,機身前後材質統一能夠保證外觀的統一性,提升質感。并且玻璃具有一定的隔熱性,對提升手感有一定的幫助。
缺點:玻璃的抗拉強度遠小于抗壓強度,是典型的脆性材料。雖然耐刮耐壓,但是在跌落受到沖擊時很容易碎裂。另外光滑的玻璃一直被稱作指紋收集器(錘子手機就是個很好的例子)。
鋼化玻璃:
玻璃材質在外殼上的應用較少,所以我們還是把它延伸到屏幕上來。大猩猩玻璃(Gorilla Glass)是美國康甯公司(Corning)生産的環保型鋁矽鋼化玻璃,目前已經到了第三代。作為手機的外屏,這類玻璃能夠有效的減緩使用過程中的劃傷,為内屏提供保護。
鋼化玻璃也被用作建築的結構性支撐材料(圖為上海國金中心 IFC的蘋果店,圖片來自蘋果 )
磨砂玻璃:
磨砂玻璃又叫毛玻璃。是用普通平闆玻璃經機械噴砂、手工研磨或氫氟酸溶蝕等方法将表面處理成均勻表面制成的。由于表面粗糙使光線産生漫反射,所以有透光不透視的效果。當然這個工藝目前還沒有發線被用于制造數碼産品的外殼,算是個題外話吧。
全貼合工藝:
這項工藝本身不完全與玻璃相關,但無論是以觸屏廠為主導的OGS方案,還是以面闆廠為主導的On Cell、In Cell方案都離不開對玻璃的加工。全貼合顧名思義就是為了去除保護玻璃與觸屏或是面闆間的空隙,有助于減少面闆間的反光,讓品目看起來更加通透,提升顯示效果。
在幾種全貼合工藝中in-cell的面闆的厚度是最薄的(圖片來自賽迪)
■碳纖維(合成纖維)
碳纖維(Carbon Fiber,簡稱CF),是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。與塑料相比,碳纖維内部是有無機高分子纖維組成的,物理性質更優。
聯想ThinkPadX1 Carbon(碳纖維版)已經推出了第二代(圖片來自聯想)
不同于由碳單質組成的金剛石,碳纖維是由含碳化合物組成高分子材料,保證硬度的同時提高強度與剛度兩項參數。質輕、堅固且熱傳導性不高的碳纖維開始出現在頂級筆電産品的外殼上,另外筆者印象最深刻的就是諾基亞當年奢侈品級的手機8800 CA版(剛又看了一眼,二手3000多塊)。
優點:碳纖維兼具碳材料強抗拉性和纖維柔軟可加工性兩大特征,力學性能優異。其密度比常見的結構材料鋁合金還低(碳纖維的密度為1.5~2.0g/cm^3),是大尺寸設備減負的首選替代品。
缺點:碳纖維生産的核心技術掌握在少數發達國家手中(國内也有一些研究),産量和成本基本可以算得上是這個材料目前大規模推廣的主要瓶頸。
■凱夫拉(合成纖維)
英文原名KEVLAR,譯作凱芙拉。是美國杜邦(DuPont)公司研制的一種芳綸纖維材料産品的品牌名,材料原名叫“聚對苯二甲酰對苯二胺”,化學式的重複單位為-[-CO-C6H4-CONH-C6H4-NH-]-接在苯環上的醯胺基團為對位結構(俗稱防火纖維)。
采用卡夫拉材質的摩托羅拉MOTORazr手機
與碳纖維一樣,凱夫拉也是一種纖維材料,但是有機合成纖維。對沖擊的吸收能力使得它經常被用于制作裝甲,比如防彈背心(PS:超音速的協和客機也有用凱夫拉作為飛機腹部的加固裝甲)。至于數碼産品這邊,MOTO RAZR(XT910)可以算的上是多數消費者了解這個材料的啟蒙老師。
優點:通常凱夫拉擁有比碳纖維還要低的密度(密度為1.5g/cm^3),以及更好的柔韌性。除此之外碳纖維還擁有很好的絕緣性以及抗撕裂性,制造成本也相對低廉。
缺點:民用級的凱夫拉材料燃點低,且對劃傷的抵抗力較差,所以對數碼産品在特定使用環境下的保護不足。另外和三星的塑料外殼一樣,依舊有一部分人認為這種材料看上去很廉價。
■木材(天然非合成)
木材泛指用于工民建築的木制材料,常被統分為軟材和硬材。工程中所用的木材主要取自樹木的樹幹部分。木材因取得和加工容易,自古以來就是一種主要的建築材料。但在工業革命之後,木材這種原始材料的主導地位開始被各種新型的材料所取代。
摩托羅拉的MOTO X手機可以定制木質外殼(圖片來自MOTO)
而人們對于自然的向往和對複古情節的追求又賦予了它新的活力。MOTO X與One Plus兩款手機都采用了複古的木質外殼。相比現代工業中所使用的材料,木材貌似除了環保之外最大的特性就是有助于提升産品的逼格,完全不需要解釋。
優點:木材是可再生資源,獲取途徑有很多,采集加工成本也都較為低廉。同時木材還是一種環保材料本身無害。木材質輕密度低,手感和質感都比較出色。
缺點:木材幹燥後或者是經過加工後容易産生幹裂、翹曲等形變現象。木材表面容易被劃傷,對空氣濕度、溫度都有較高的要求,後期需要進行特殊處理才能用于數碼産品。
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