金屬難突破,未來手機還有什麼新工藝?

一.天線和金屬之間的矛盾。

手機的訊號傳輸是通過無線電波,無線電波是電磁輻射的一種,電磁輻射根據頻率的不同由高到低分為無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、伽馬射線,通常意義上我們把無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線歸為電磁波;X射線、伽馬射線歸為高能射線。它們的共同的特點都是以波粒二向性進行傳播——愛因斯坦的“光子”概念,完美解釋了光電效應,並且重新定義了光的本質,揭示了光的波粒二象性,更是打下了量子力學這門重要學科的基石,這項成就讓他榮登1921年諾貝爾物理學獎的寶座。所以在通過不同的介質是都會發生折射、反射、衍射、散射和吸收的現象。這都是由於波長和粒子能量值不一樣導致的。

那為什麼無線電波不能穿過金屬?比如可見光可以穿過玻璃,但是遇到鏡子就被反射回去了。這個現象就跟無線電波可以穿透塑料但是遇到金屬就被反射回去是一樣的。也就是說相對於無線電波來說塑料就相當於玻璃,而金屬就相當於鏡子,當無線電波遇到金屬的時候一部分被反射和折射回去,一部分被衍射散射,還有一部分被吸收轉化為電或者磁,所以無線電波遇到金屬還沒有來得及穿過去就已經被消解了。特別是把金屬或者金屬網做成一個盒子或者半包圍的盒子,無線電波就會幾乎完全被遮蔽。

這個現象出現在手機上就是我們不能做一個完完全全是金屬殼的手機。一種情況是傳統的獨立天線,天線是作為一個獨立的主件組裝在手機主機板上,這時候外面的殼子不能是一個完整的金屬殼甚至含金屬粒子都不行,我們看到的殼子往往都是上下塑膠中間是金屬或者完全是塑膠噴塗的;還有一種情況就是近年才實現的金屬外殼天線,就是把金屬外殼通過分割變成天線或者接地然後實現天線功能,這樣做出來的金屬殼可以當成天線使用但是不可避免的上面填充了很多塑膠隔條,人們深惡痛絕的稱之為“白帶”。

二.無白帶全金屬殼還有沒有機會?

1.加大基站發射無線電波的功率能不能解決問題?

讓訊號穿透金屬遮蔽可以通過增強基站的發射功率來達到,當功率大到一定的程度遮蔽對它的影響就開始衰減,就跟家裡的WIFI路由器一樣可以加大發射功率讓每個房間都有訊號。這樣帶來的直接結果就是增加了無線基站的有害輻射,雖然到目前為止並沒有科學和權威的機構釋出過關於基站輻射對人類傷害的事實,但人們或多或少對電磁輻射的傷害是有點認識的,比如人們不願意居住在高壓電附近,對於特殊人群人們更願意選擇輻射更小的手機,所以事實上這種辦法行不通。

2.能不能用其他形式的電磁波發射訊號?

除了無線電波以外,其他的波理論上也可以傳輸訊號,比如光纖裡面傳輸的就是光波,家裡的遙控器用的是紅外線,但是無論是無線電波還是微波、紅外線、可見光、紫外線都不能穿透金屬,除非你把金屬做的非常薄,薄到幾乎透明它們才可以穿過去,可是那樣薄就沒法做手機外殼了。這裡還有X射線和伽瑪射線,這兩個東西理論上是可以穿透金屬的,我們去體檢的時候就是用X射線照射,可以穿透人的整個身體,只有非常厚的鉛金屬板才能擋住X射線,但是你用X射線做發射端子,用了沒幾天就會因為X射線照射過度而得白血病流血而亡;伽瑪射線就更牛逼了,只有核爆炸的能量級才可以產生伽瑪射線,手術醫生有一種刀叫伽瑪刀,就是用伽瑪射線瞬間摧毀病灶,你可以想象一下用這種射線做發射端子會是一種什麼樣的局面。

所以就目前的情況我們並不能找到一種訊號轉換的合理方式讓波順利的穿過金屬,這不是發明不發明的問題,也不是黑科技可以搞定的,這是物理學原理決定的,至少目前人類還沒有能力違反物理學原理,也許永遠不能。

3.能不能研發一種金屬可以不遮蔽無線電波?

居然電磁波沒有辦法穿透金屬,那能不能找到或者研發一種金屬讓電磁波穿過去?還真有這麼一家液態金屬公司具備了相關技術專利,液態金屬也叫非晶金屬材料,據資料描述非晶金屬與傳統金屬的結晶結構完全不同,它不但熔點很低,最大的優勢在於熔融後有著極強的可塑能力。由於其凝固過程的物理特性與普通金屬完全不同,鑄造過程更類似塑料而非金屬,所以可以更方便地打造不同的產品形態。最關鍵的一點,由於液態金屬的“塑料性”,物理特性有很多非金屬的優勢,可以使內部訊號不受干擾得和外部連線,如果這種金屬可以用於生產手機外殼那金屬殼白帶問題就徹底解決了。雖然蘋果公司在2010年就通過收購這家液態金屬公司並且獲得了相關專利,但是六年過去了iphone並沒有推出任何一款液態金屬手機,也就是說目前這個技術還不成熟。

綜上所述,無論是材料上還是物理學基本原理上都沒有辦法突破讓無線電波穿透金屬這個問題,所以在全金屬手機上繼續探索恐怕顯得有點不撞南牆不回頭了。

三.非金屬材料的探索

在金屬材料無法突破的情況下,人們並沒有停止對其他材料用於手機的可能性。隨著玻璃不斷被用於手機螢幕,玻璃的強度越來越高,玻璃也可以做的越來越薄,現在玻璃不僅僅是被作為手機的螢幕材料,更多的被用作裝飾件底殼;隨著熱彎玻璃的技術發展,玻璃慢慢的從一個平面薄片狀彎曲延伸到側面,現在已經量產的機器就有很多3D單曲面玻璃,根據我們對供應鏈的訊息,隨著玻璃石墨模具的水平不斷提高,現在3D雙曲面玻璃慢慢已經成熟了,也就是說做出一個類似盤子一樣比較淺的四個方向彎曲的玻璃已經沒有問題了,但是深度還有一些限制。加上玻璃由於組織結構不是很緻密,冷卻以後還有很多微氣泡,對玻璃進行後期CNC精加工做成結構件還有一定的難度,所以玻璃作為一個手機的裝飾體基本沒有問題,但是作為主體結構件暫時還不成熟。

除了玻璃以外我們對陶瓷的探索也沒有停止,高科技陶瓷的強度和緻密度非常高,並不是我們通常意義上認為的家裡的盤子和碗一摔就破,用二氧化鋯陶瓷做成的陶瓷片剛性和韌性都非常好。陶瓷的物理特性介於玻璃和金屬之間,既有玻璃的質感和剛性又有金屬的晶體結構,所以可以對陶瓷進行後期CNC深度加工,現在我們不但可以把陶瓷作為結構主件,還可以把除了螢幕以外的整個手機外殼都做成陶瓷,但是由於陶瓷需要在1200~2000度的高溫下煅燒才可以成型,燒製前後會出現類似衣服縮水的現象,加上陶瓷的硬度特別高,所以CNC的時間比較長,所以陶瓷的良品率非常低,大概只有10%左右,目前還只能作為超高階機的外殼材料。

四.幾種可能的工藝材料組合和造型設計

根據以上我們對整個手機殼主件主流材料的分析,未來一到兩年時間裡我們大概可以給出以下幾種材料組合和造型的手機:

1.全金屬帶白條手機在短期內還是主流,因為整個供應鏈基本上都把賭注壓在全金屬上,產能和機臺的飽和度超乎想象,短期內也不可能全部轉型去做其他材料。主流的機型到目前為止就下面三種比較成熟的基本型:直線切割天線、曲線切割天線、微縫隙天線。

2. 金屬中框加雙面2.5D玻璃,典型案例是錘子T2。

3.金屬中框加雙面3D單曲面玻璃,典型案例是三星Note7。

4.金屬中框加2.5D玻璃面板加陶瓷底殼。典型案例是小米5。

5.金屬中框加雙面3D雙曲面玻璃,還沒有廠家嘗試。

6. 陶瓷中框加2.5D玻璃面板加陶瓷底殼,典型案例小米MIX。

7.全陶瓷機身加2.5D玻璃,還沒有廠家嘗試。

當然以上幾種不是完全絕對的,還有一些其他的可能,大家可以根據想象自由組合,我相信大家可以組合出比我這些更好的設計方案。

玻璃, 金屬, 新工藝,
相關問題答案