金屬好?塑膠好?智慧型手機常用的三種材質剖析

作者 | 發布日期 2014 年 05 月 06 日 16:19 | 分類 手機 , 零組件
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當我們討論手機材質的時候,我們其實在討論塑膠、金屬、玻璃這三種主要材質的區別。三星是萬年不變的塑膠機,蘋果全面擁抱鎂鋁合金,所有手機的前面都覆蓋著一塊玻璃。

從工程角度來看,塑膠是一種更加優異的材質:重量更輕、不會阻擋無線信號、容易製造、原料便宜。但是現在,越來越多公司大膽採用金屬材質,比如 HTC 的旗艦機型,還有中國的 vivo 此前也曾經嘗試推出金屬機身的機型。



在塑膠黨和金屬黨開始混亂地爭吵之前,讓我們來看一下 AnandTech 對這三種材質的分析。

 

塑膠

目前手機上最常見的塑膠是聚碳酸酯(polycarbonate)。三星的 Galaxy S 和 Note 系列,以及諾基亞的 Lumia 系列,均採用這種材料來製造外殼。Lumia 外殼手感之好,甚至改變部分人對塑料材質的印象。聚碳酸酯最大的優點是,它不會減弱手機無線電信號,具體可以參考來自北德克薩斯大學相關的研究報告

儘管有著不會阻擋手機信號,價格便宜的優點,塑膠也有著明顯的缺點,它不是優良的熱導體。換言之,如果是採用塑料材質的手機/平板,它的處理器以及圖形處理器的時脈,其實會比採用金屬機身手機/平板的低。在表格裡,標註了不同材料的熱導率。(熱導率定義為單位截面、長度的材料在單位溫差下和單位時間內直接傳導的熱量)其中,鋁的熱導率為 205 W/mK,鎂是 156 W/mk,玻璃是 0.8 W/mk,聚碳酸酯是 0.22 W/mk

 

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(表格資料來源:HyperPhysics – Thermal Conductivity

聚碳酸酯很優秀的抗衝擊性,但它的靈活性在當下變得更輕更薄的智慧型手機卻成為了的問題。現在,即便是手機的後殼,現在也嵌入了無線電零件,然後當後殼變得彎曲,它們就被扯向一邊,沒辦法回到原位。結果手機容易出現信號問題。比如說 xda 論壇上,就有用戶抱怨過 One X 被壓了之後,無法接收 Wi-Fi 和藍牙訊號,解決方法是,需要加固 One X 的後殼結構,避免它變得彎曲。

 

金屬

目前,手機平板上主要採用的金屬是鋁,也是本文要討論的材料。鋁的優勢是,硬度高,結構上能夠保護手機內部的零件。和汽車相比,手機沒有所謂的撞擊緩衝區,它所有的就是外殼這一層保護。所以,外殼要足夠堅硬,避免內部的東西被壓壞。

不過,AnandTech 說全金屬機身的手機,更加容易接收信號。這個結論由此前它對比 iPhone 4 與 iPhone 3GS 的手機信號而得出。他的結論是,金屬的外部天線,會比內部天線的更易接收信號,性能也更好。即便是今天,也可以從 Sprint One M8 和 Sprint Galaxy S5 之間比較中得出這個結論。

也得益於硬度高的優點,金屬機身的手機表面往往更難磨損,雖說現在基本對金屬表面進行陽極氧化處理,磨損之處會露出表面下方的金屬。熱導率高是金屬材質另外一個優點,這能夠讓處理器完全發揮性能。T-Rex 中 Galaxy S5 與 HTC One M8 得分的差異,很能說明問題。

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金屬材質雖有種種優點,但缺點也不可避免,若使用它製造手機外殼,那麼手機就不可能採用內部天線,需要用塑料或玻璃在外殼製造窗口,讓無線電信號通過。這意味著,手機各個方向所接收到的信號強度並不是均勻的。而隨著金屬裸露在外頭,當人手偶爾觸碰到它時,就會導致信號強度降低。

金屬硬度高,所以能夠為內部零件提供更好的保護。但是,當它摔下之後,也更容易產生創傷似的痕跡。因為加工的成本,金屬機身也往往意味著最終產品將更加昂貴。另外,更高的熱導率,也往往意味著金屬手機容易變燙/冰涼,塑料手機的握感會更加舒適。

從材質角度來看,鎂其實是一種比鋁更好的材料。它比鋁的密度小,單位質量更輕,更高熱導率,高硬度,抗刮花,更好的信號通過率。但目前來說,將鎂運用在設備外殼當中,依然是不切實際的,原因是鎂極易發生氧化反應,如果表面不進行處理,鎂很快就會被鏽蝕。

 

玻璃

玻璃是除塑料和金屬以外第三大廣泛應用於移動設備的材料。在這三種材料當中,玻璃的硬度和抗衝擊力是最好的,但同時也是最易碎、脆弱的、容易損毀,因為玻璃的彈性非常有限。現在,鋁矽酸鹽玻璃要比 Gorilla 玻璃更加常見。

玻璃的熱導率,介於金屬和塑膠之間,但其實只比塑膠稍微高一點;對無線信號的影響,也並不明顯,換言之使用玻璃為外殼,手機可以內置天線。當然了,玻璃最大的弱點是易碎,另外是不易改變形狀,所以當我們看到手機使用玻璃作為外殼材質時,通常只是一個平面。

 

結論

不過現在的手機,往往混合使用多種材料來製造外殼。比如說,塑料的熱導率不好,那麼可以使用鎂製作的邊框,把熱量盡快傳導到螢幕或其他部位中去。混合多種材料來製造外殼,可以彌補相互之間的弱點,比如說,在聚碳酸酯中添加 ABS 工程塑膠,就可以顯著增加它的硬度。而防散射塗層,則讓玻璃摔碎時,不至於變成碎片,掉落四處。而新的無線信號接收技術,讓全金屬機身手機成為可能。

(首圖圖片來源:法新社授權使用)

 

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