陶瓷手機后蓋的應用價值探索

于程楊

摘要：探索在5G通信技術廣泛應用之后陶瓷材料在手機后蓋設計中的應用價值。以氧化鋯陶瓷為例分析特種陶瓷材質的物理特性，與手機后蓋常用材料進行比對研究。以氧化鋯材料為主的特種陶瓷材料具有優良的通信信號透過率、其在硬度、密度及抗彎強度等方面優于手機后蓋常用的塑料及金屬等材質從而更為堅固耐磨損。該材料有較好的可加工性，能夠經過多種加工工藝實現生產，實現手機后蓋的多曲面造型設計。氧化鋯陶瓷原材料探明儲量豐富，是5G時代優秀的非金屬手機后蓋材料，具有較高的應用價值和廣闊的發展前景。

關鍵詞：5G手機;陶瓷材料;氧化鋯;手機后蓋;應用價值

中圖分類號：TB472

文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2019）04-0085-03

Abstract：5th-Generation communication technology is widely used in ceramic material after application value in the mobile phone back cover design.Zirconia ceramics， for example analysis of the special physical properties of ceramic materials， comparing with commonly used mobile phone back cover material research.Is given priority to with zirconia materials of special ceramic material has excellent communication signals transmittance， the hardness， density and the bending strength is superior to the mobile phone back cover of commonly used plastic and materials such as metal and stronger resistance to wear.Good workability， can be implemented through a variety of processing technology production， achieve the phone back cover more surface modeling design.Zirconia ceramics raw material proven reserves are abundant， is the5th-Generation of non-metallic mobile phone back cover material excellent communication technology era， has higher application value and broad prospects for development.

Key Words：5th-Generation mobile phone;Ceramic materials;Zirconia;Mobile phone back cover;Application value

第五代移動通信網絡的建設與試用，宣示著一個新的移動通信時代的到來。5G網絡在對手機通信技術要求提高的同時，對于手機設計來說也帶來了一場革命，其對手機的機身材質也有著更高的要求。選用合適的手機機身材質不僅能夠滿足豐富多樣的手機造型表現需要，同時能夠保證5G信號的無障礙傳輸。陶瓷材料應用于手機機身之上雖并不新穎，但在即將到來的5G時代得益于特性優勢，應用價值有望進一步顯現。

1手機后蓋材料選擇的緣由

每一代通信技術的發展都會促進手機外觀的進化，手機的用途隨著網絡傳輸速度的提高而不斷的進行著拓展，與此同時有對手機外殼材質各項特性要求也逐步提高。手機材料的變化也是隨著手機外觀設計的變化而引發的顯著變化之一，方寸之間的手機所能夠傳遞的信息資料逐漸豐富，對于手機顯示屏幕的細致度、尺寸都有著更高的要求，同時手機的整體尺寸還需要滿足用戶手掌可握持的最大限度之內。這就導致了手機屏幕模組向整機上下兩端進行延伸，提高手機用戶面顯示屏幕的占比，形成了當前主流的全面屏手機設計風格。在增大手機屏幕的同時，還需要將機身厚度控制在相對薄的范圍里面，以塑造出輕巧高端的視覺效果。手機設計領域為此下足了功夫，全面屏、劉海屏、水滴屏、挖孔屏及折疊屏不斷的挑戰著手機正面利用率的極限。這樣的手機外觀設計對通訊天線的設計產生了限制，通訊信號更多的需要通過手機的邊框及后蓋部分進行傳播，這就要求關鍵部位材質需要具備良好的通訊信號通過性。隨著1G—4G的發展，頻率提高，波長也越來越短，天線長度也在越發變短。相比當前4G網絡的通信頻段1.8—2.7GHz波長11—16cm天線2.5—4cm范圍，5G網絡的通信頻段處于低頻3-5GHz波長6—10cm高頻20—30GHz波長10mm，用于接收電信號的天線導線周長在1.5—2.5cm范圍內。5G低頻情況下，天線數量增多，對天線的設計難度提升，在高頻情況下如果達到較好的收發效果需采用4×4或8×8陣列天線設計。天線陣列所帶來的數量和形式都與現有情況產生了變化，這就需要對手機天線的位置進行優化設計，同時對信號透過位置的材質有著更高的要求。對此手機廠商也做出大量的嘗試，從塑料、金屬、玻璃、碳纖維合成材料、皮革、陶瓷等用在手機外殼，每種材料都具備其獨特的優勢，同時也存在有一定的局限性[1]。以現階段較為常用的金屬材料為例，具備輕薄堅固優勢的金屬手機外殼材料因其對通訊信號的屏蔽作用從而在手機外殼的設計應用上受到一定的限制，全金屬中框及后蓋的手機產品尚難以擺脫通訊天線對一體化造型的分割[2]。此外，手機NFC近場通信技術的大量應用及無線充電的普及，對于手機后蓋部分的材料選擇也提高了要求，為了能夠讓用戶完美的體驗手機技術帶來的便利，大多手機后蓋多搭配使用非金屬材料制成。

3.2廣泛應用的可能性

用于制備特種陶瓷材料的氧化鋯自然儲量豐富，世界鋯英砂儲量約為4000萬噸。截至2016年底，全國鋯礦查明資源儲量達到758.1萬噸，主要集中在廣東、海南、廣西和四川等地，總體儲備量較為豐富[9]。納米陶瓷材料的廣泛使用甚至有利于緩解石油資源緊張對塑料生產帶來的制約，同時作為金屬及玻璃材料的替代品，其產業鏈的成熟也對優化產業結構，促進城市工業結構優化升級起到積極的作用。

智能穿戴設備的多樣化、高端化拉動氧化鋯陶瓷市場的需求，氧化鋯陶瓷兼具金屬和玻璃材料的優勢，同時其作為陶瓷材料之一能夠蘊含一定的文化價值，具備實用、高端的特征。用戶對于電子信息工具的隱私保護也有著較強的訴求，如手機中必備的指紋識別傳感模塊就需要透過識別蓋板來進行感應識別，金屬、玻璃材質通常具有一定的屏蔽性，故而常見的指紋識別模塊被單獨進行設計，使指紋模塊后置的手機后蓋不能夠獲得一體化的效果。手機后蓋中的指紋識別蓋板使用氧化鋯陶瓷制作能夠顯現出一定的優勢，使得手機后蓋的一體化設計帶來可能。隨著5G網絡的試點應用及液晶顯示技術的提高，柔性屏幕、鐳射顯示的現實化，對于手機的外觀設計來說帶來的將是重要的革新。不同的手機廠商相繼推出了陶瓷后蓋的手機產品，隨著陶瓷手機后蓋的大量應用，大批量的生產能夠使價格逐漸下降，這對于陶瓷后蓋手機的普及有著積極的推動意義。

3.3設計的附加價值

加工難度大、設計表現能力差的材質是較難受到設計師的歡迎的，特種陶瓷材料本身的物理特征決定了其可表現出較好的造型可塑性，在手機后蓋設計中具有造型線條還原、凹凸肌理表現、染色可行等諸多的優勢[10]。例如，已經上市銷售的小米MIX3手機，其采用的四曲面陶瓷后蓋并制成經典黑、寶石藍及翡翠色多種色彩，色彩厚重典雅，將陶瓷的質感與手機這一電子產品進行了較好的融合，同時與故宮文化的結合融入了中國傳統文化元素在其中，增加了產品的檔次感，體現出一面科技一面藝術的宣傳特點。由于特種陶瓷材質的諸多優良特性，在更多的電子產品設計方面都給了設計師對于材料的新選擇，對提升產品的設計附加值來說是具有較高意義的[11]。

4結語

從全塑料材料的手機發展至今，有各種各樣的外殼材質的手機供消費者選擇，反映了消費者對于生活品質追求的提高。特種陶瓷材料優越的物理特性使其能夠達到制作電子產品外觀配件的要求，同時可以通過表面處理工藝承載特色的文化元素，使其功能性和審美性共同具備。陶瓷材料加工工藝的逐步提高也使得其能夠加工成更多精美的形態，為產品造型帶來更多的變化。以手機為代表的電子消費品在5G時代背景下勢必進行大規模的更新換代，將為陶瓷手機外觀件帶來更大的發展空間。

本文系山東省高等學校人文社會科學研究項目（項目編號：J17RB205）;山東青年政治學院科研項目（項目編號：SQ17QN02）。

參考文獻

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