#标签#手机,材料,手机外壳#
导读
：手机材质变换不断，可谓花样百出，纵观iPhone 手机10年机壳材质设计，发现塑胶、玻璃、金属都用了个遍，iPhone 4更是开创了一代手机材质与结构设计的先河，而当下所流行的玻璃+金属机身更是与iPhone 4的配置一样，只是2D玻璃变成了2.5D和3D，今天，我们回顾一下iPhone 手机10年间机壳材质，从性能参数上深入剖析不同的机壳材质的性能。
图1 从第一代的iPhone一直到目前的iPhone7plus（图中数值代表重量，下面数值代表尺寸）
第一代iPhone：用的是铝机壳的设计
iPhone3G与iPhone3GS
：背壳用的是塑胶PC的设计，前壳是玻璃
iPhone4
：前后的2D玻璃与不锈钢中框
iPhone5
：正式开始用铝的机壳设计，一直延续到今天。
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中间也尝试过5C，用一些高质感的塑胶处理方式，但是市场不是很接受，因此还是以铝机壳为设计主流。屏幕尺寸不断的往大了走，一开始是稳定在3.5，接着是4寸，后来又是4.7与5.5寸。
如下这两个表格是iPhone1--iPhone7机身信息的统计图，有很多数值，有几个比较关键的点是iPhone5，2012年6系列的铝；另外一个是iPhone6的2.5d玻璃。
另外一部分我们可以看重量这一部分（如图1，文章第一个图片），大家可以看到，在iPhone6plus之前都控制得很好在140克以下，6plus和7plus达到了170、180克，这一点可能是未来的一个挑战。
因为如果iPhone8用的是不锈钢，那么会更重，那么舒适性就会是一个挑战。
表1：iPhone机型比较（1）
|
Model
|
iPhone
|
iPhone 3G
|
iPhone 3GS
|
iPhone 4
|
iPhone 4S
|
iPhone 5
|
iPhone 5s
|
|
Launch
|
2007/June
|
2008/July
|
2009/June
|
2010/June
|
2011/Sep
|
2012/Sep
|
2013/Sep
|
|
Housing Material
|
Al
|
Plastic
|
Plastic
|
Glass/SUS
|
Glass/SUS
|
6 series Al
|
6 series Al
|
|
Glass type
|
2D
|
2D
|
2D
|
2D
|
2D
|
2D
|
2D
|
|
Display
|
3.5
|
3.5
|
3.5
|
3.5
|
3.5
|
4
|
4
|
|
Dimension
|
115X61X11.6
|
115.5x62.1x12.3
|
115.5x62.1x12.3
|
115.2x58.6x9.3
|
115.2x58.6x9.3
|
123.8x58.6x7.6
|
123.8x58.6x7.6
|
|
Weight
|
135
|
133
|
135
|
137
|
140
|
112
|
112
|
|
Battery
|
?mAh
|
1150mAh
|
1230mAh
|
1420mAh
|
1420mAh
|
1440mAh
|
1560mAh
|
|
CPU
|
ARM11 晶片
|
ARM11 晶片
|
ARM11 晶片
|
A4 晶片
|
A5 晶片
|
A6 晶片
|
A7 晶片
|
|
416MHz
|
416MHz
|
660MHz
|
1GHz
|
0.8GHz
|
1.0GHz
|
1.3GHz
|
|
Camera
|
2MP
|
2MP
|
3MP
|
5MP
|
8MP
|
8MP
|
8MP
|
表2：iPhone机型比较（2）
|
iPhone 5C
|
iPhone 6
|
iPhone 6 Plus
|
iPhone SE
|
iPhone 7
|
iPhone 7 plus
|
Samsung S8
|
|
2014/Sep
|
2014/Sep
|
2014/Sep
|
2016/Mar
|
2016/Sep
|
2016/Sep
|
2017/Mar
|
|
Plastic
|
6 series Al
|
6 series Al
|
6 series Al
|
7000 series AL
高光陽極
|
7000 series AL
高光陽極
|
Glass/ Al
|
|
2D
|
2.5D
|
2.5D
|
2D
|
2.5D
|
2.5D
|
3D
|
|
4
|
4.7
|
5.5
|
4
|
4.7
|
5.5
|
5.8
|
|
124.4x59.2x8.97
|
138.1x67x6.9
|
158.1x77.8x7.1
|
123.8x58.6x7.6
|
138.3x67.1x7.1
|
158.2x77.9x7.3
|
148.9x68.1x8
|
|
132
|
129
|
172
|
113
|
138
|
188
|
155
|
|
1510mAh
|
1810 mAh
|
2915mAh
|
1642 mAh
|
1960mAh
|
2910mAh
|
3000mAh
|
|
A6 晶片
|
A8 晶片
|
A8 晶片
|
A9 晶片
|
A10 fusion 晶片
|
A10 fusion 晶片
|
MSM8998
|
|
1.0GHz
|
2.0GHz
|
2.0GHz
|
1.85GHz
|
2.34GHz
|
2.34GHz
|
2.35GHz
|
|
8MP
|
8MP
|
8MP
|
12MP
|
12MP
|
12MP
|
12MP
|
这里值得思考的是：与三星s8是5.8寸对比，用全面屏，但是重量只有155克。如何在大屏的情况下既要考虑结构强度、又要考虑到重量，这时候单一的金属不锈钢是不能解决这个问题的。
现在我们来看材质的特性，常用的有不锈钢、铝钛镁锌合金、非晶合金（就是常说的液态金属）、镁锂合金、玻璃、蓝宝石、陶瓷、碳纤维和PC等。
个人认为，没有最好的材质，只有合适材质，因为每个材质有不同的特性。要看这个材质的特性能不能满足你的要求。这边列了几个不同的特性。
表：材质特性表
|
种类
|
金属
|
其他
|
|
特性
|
不锈钢
|
铝合金
|
铝合金
|
钛合金
|
镁合金
|
镁合金
|
锌合金
|
非晶(ZFB)
|
Mg-Li
|
Glass
|
Sapphire
|
Ceramic
|
Carbon Fiber
|
PC
|
|
SUS304
|
6061-T6
|
5052
|
6Al4V
|
AZ91D
|
AZ31B
|
ZnAl4
|
|
|
Corilla
|
|
ZrO2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
拉伸强度(MPa)
|
645
|
310
|
205
|
895
|
230
|
290
|
315
|
1500
|
200
|
|
|
|
2500
|
|
|
屈服强度(MPa)
|
285
|
276
|
105
|
825
|
160
|
220
|
276
|
/
|
160
|
863
|
690
|
1000
|
1300
|
104
|
|
E弹性系数(Gpa)
|
193
|
69
|
73.2
|
250
|
45
|
45
|
84.3
|
93
|
44
|
65.8
|
470
|
200
|
150
|
6.7
|
|
比强度
|
80
|
115
|
76
|
197
|
127
|
163
|
46
|
221
|
147
|
|
|
|
1515
|
|
|
密度(g/cm3)
|
8.03
|
2.7
|
2.7
|
4.54
|
1.81
|
1.78
|
6.8
|
6.8
|
1.36
|
2.44
|
3.97
|
6
|
1.65
|
1.23
|
|
硬度(维氏)
|
200
|
107
|
68
|
349
|
140
|
60
|
85
|
450
|
66
|
550
|
2200
|
1200
|
|
|
|
热传导系数(W/Km)
|
16.3
|
167
|
137
|
7.1
|
78
|
96
|
105
|
2.9
|
44
|
1
|
41
|
3
|
|
0.2
|
以下几个数值是比较重要的！
弹性系数代表轻度越好，像不锈钢、钛合金、陶瓷和碳纤维。但是通常对应到强度越好，密度就越高。
大家可以看到，密度在4以上的材质对于大屏幕手机是一个负担，比如不锈钢（钛还在中间）锌合金、液态金属或nivaflex45，密度高，重量也会相应高。
图 不同材质
航空领域会既希望的比强度是，既希望强度高但是又不想要重量过重，就会看比强度这一项，比强度越高就代表不需要付出太多的重量成本来得到想要的强度需求。
从比强度的角度来看，钛合金或镁合金都是不错的选择。而不锈钢的挑战就比较大，因此不锈钢用于结构上面独立存在会受到越来越多的挑战，可能会需要与其他的金属做搭配使用。
通常一些奢华手机或者一些奢华的装置会习惯性用高硬度的。如果维氏硬度在1千以上，基本上日常使用时不会划伤的。
但是在消费电子上面，做到1千以上的很难，比如说陶瓷与蓝宝石维氏硬度可以做到1千以上。其他都比较低。
目前消费电子用的最大众的铝合金或者是玻璃有一个特点是，加工的硬度是低的，但是加工完后借由2次强化把硬度拉起来，所以这两个才这么受欢迎，要想要大量生产的话就要符合这一条件，不然就会为特殊机种的使用，因为高硬度不易加工，价格就会压不下来。
接下来全面屏的时代，不管是前盖还是背盖，不只结构的功能，还会需要考量更多的其他的性质，比如说热传递，声传递。
表：材料部位热度比较
|
Thermal conductivily
W/Km
|
TP heat point
Internal
|
Battery cover heat point
External
|
|
SUS
|
16.3
|
A+6.4
|
B+1.8
|
|
Mg-Al Alloy
|
96
|
A+2.7
|
B+0.6
|
|
Zn Alloy-AG40A
|
110
|
A+1.3
|
B+0.1
|
|
AL-6061-T6
|
167
|
A
|
B
|
图 不同材质的热传导系数
上图是热传递的一个比较，首先以铝材料为例（铝的热传导系数最高），测出来的TP heat point内部温度假设为A，那么当铝材料换成其他的如镁、锌等材料时，温度会比A要高，尤其是不锈钢，内部温度会增加到A+6.4度，那是因为不锈钢的热传导性最差。
因此，从热传导系数来看，虽然不锈钢中框结构强度好，但是热传导性差，温度会容易过高，在选用此材料时需要找其他方式去解决这个热传递的问题。
素材来源于联想研究院施总，艾邦高分子加工编辑
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