于程楊

摘要：探索在5G通信技術(shù)廣泛應(yīng)用之后陶瓷材料在手機(jī)后蓋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值。以氧化鋯陶瓷為例分析特種陶瓷材質(zhì)的物理特性，與手機(jī)后蓋常用材料進(jìn)行比對研究。以氧化鋯材料為主的特種陶瓷材料具有優(yōu)良的通信信號透過率、其在硬度、密度及抗彎強(qiáng)度等方面優(yōu)于手機(jī)后蓋常用的塑料及金屬等材質(zhì)從而更為堅(jiān)固耐磨損。該材料有較好的可加工性，能夠經(jīng)過多種加工工藝實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)手機(jī)后蓋的多曲面造型設(shè)計(jì)。氧化鋯陶瓷原材料探明儲(chǔ)量豐富，是5G時(shí)代優(yōu)秀的非金屬手機(jī)后蓋材料，具有較高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：5G手機(jī);陶瓷材料;氧化鋯;手機(jī)后蓋;應(yīng)用價(jià)值

中圖分類號：TB472

文獻(xiàn)標(biāo)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與試用，宣示著一個(gè)新的移動(dòng)通信時(shí)代的到來。5G網(wǎng)絡(luò)在對手機(jī)通信技術(shù)要求提高的同時(shí)，對于手機(jī)設(shè)計(jì)來說也帶來了一場革命，其對手機(jī)的機(jī)身材質(zhì)也有著更高的要求。選用合適的手機(jī)機(jī)身材質(zhì)不僅能夠滿足豐富多樣的手機(jī)造型表現(xiàn)需要，同時(shí)能夠保證5G信號的無障礙傳輸。陶瓷材料應(yīng)用于手機(jī)機(jī)身之上雖并不新穎，但在即將到來的5G時(shí)代得益于特性優(yōu)勢，應(yīng)用價(jià)值有望進(jìn)一步顯現(xiàn)。

1手機(jī)后蓋材料選擇的緣由

每一代通信技術(shù)的發(fā)展都會(huì)促進(jìn)手機(jī)外觀的進(jìn)化，手機(jī)的用途隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的提高而不斷的進(jìn)行著拓展，與此同時(shí)有對手機(jī)外殼材質(zhì)各項(xiàng)特性要求也逐步提高。手機(jī)材料的變化也是隨著手機(jī)外觀設(shè)計(jì)的變化而引發(fā)的顯著變化之一，方寸之間的手機(jī)所能夠傳遞的信息資料逐漸豐富，對于手機(jī)顯示屏幕的細(xì)致度、尺寸都有著更高的要求，同時(shí)手機(jī)的整體尺寸還需要滿足用戶手掌可握持的最大限度之內(nèi)。這就導(dǎo)致了手機(jī)屏幕模組向整機(jī)上下兩端進(jìn)行延伸，提高手機(jī)用戶面顯示屏幕的占比，形成了當(dāng)前主流的全面屏手機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)格。在增大手機(jī)屏幕的同時(shí)，還需要將機(jī)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(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域?yàn)榇讼伦懔斯Ψ?，全面屏、劉海屏、水滴屏、挖孔屏及折疊屏不斷的挑戰(zhàn)著手機(jī)正面利用率的極限。這樣的手機(jī)外觀設(shè)計(jì)對通訊天線的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了限制，通訊信號更多的需要通過手機(jī)的邊框及后蓋部分進(jìn)行傳播，這就要求關(guān)鍵部位材質(zhì)需要具備良好的通訊信號通過性。隨著1G—4G的發(fā)展，頻率提高，波長也越來越短，天線長度也在越發(fā)變短。相比當(dāng)前4G網(wǎng)絡(luò)的通信頻段1.8—2.7GHz波長11—16cm天線2.5—4cm范圍，5G網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)線周長在1.5—2.5cm范圍內(nèi)。5G低頻情況下，天線數(shù)量增多，對天線的設(shè)計(jì)難度提升，在高頻情況下如果達(dá)到較好的收發(fā)效果需采用4×4或8×8陣列天線設(shè)計(jì)。天線陣列所帶來的數(shù)量和形式都與現(xiàn)有情況產(chǎn)生了變化，這就需要對手機(jī)天線的位置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)對信號透過位置的材質(zhì)有著更高的要求。對此手機(jī)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(jī)外殼，每種材料都具備其獨(dú)特的優(yōu)勢，同時(shí)也存在有一定的局限性[1]。以現(xiàn)階段較為常用的金屬材料為例，具備輕薄堅(jiān)固優(yōu)勢的金屬手機(jī)外殼材料因其對通訊信號的屏蔽作用從而在手機(jī)外殼的設(shè)計(jì)應(yīng)用上受到一定的限制，全金屬中框及后蓋的手機(jī)產(chǎn)品尚難以擺脫通訊天線對一體化造型的分割[2]。此外，手機(jī)NFC近場通信技術(shù)的大量應(yīng)用及無線充電的普及，對于手機(jī)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(yàn)手機(jī)技術(shù)帶來的便利，大多手機(jī)后蓋多搭配使用非金屬材料制成。

3.2廣泛應(yīng)用的可能性

用于制備特種陶瓷材料的氧化鋯自然儲(chǔ)量豐富，世界鋯英砂儲(chǔ)量約為4000萬噸。截至2016年底，全國鋯礦查明資源儲(chǔ)量達(dá)到758.1萬噸，主要集中在廣東、海南、廣西和四川等地，總體儲(chǔ)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(chǎn)帶來的制約，同時(shí)作為金屬及玻璃材料的替代品，其產(chǎn)業(yè)鏈的成熟也對優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)城市工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級起到積極的作用。

智能穿戴設(shè)備的多樣化、高端化拉動(dòng)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(yōu)勢，同時(shí)其作為陶瓷材料之一能夠蘊(yùn)含一定的文化價(jià)值，具備實(shí)用、高端的特征。用戶對于電子信息工具的隱私保護(hù)也有著較強(qiáng)的訴求，如手機(jī)中必備的指紋識別傳感模塊就需要透過識別蓋板來進(jìn)行感應(yīng)識別，金屬、玻璃材質(zhì)通常具有一定的屏蔽性，故而常見的指紋識別模塊被單獨(dú)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使指紋模塊后置的手機(jī)后蓋不能夠獲得一體化的效果。手機(jī)后蓋中的指紋識別蓋板使用氧化鋯陶瓷制作能夠顯現(xiàn)出一定的優(yōu)勢，使得手機(jī)后蓋的一體化設(shè)計(jì)帶來可能。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的試點(diǎn)應(yīng)用及液晶顯示技術(shù)的提高，柔性屏幕、鐳射顯示的現(xiàn)實(shí)化，對于手機(jī)的外觀設(shè)計(jì)來說帶來的將是重要的革新。不同的手機(jī)廠商相繼推出了陶瓷后蓋的手機(jī)產(chǎn)品，隨著陶瓷手機(jī)后蓋的大量應(yīng)用，大批量的生產(chǎn)能夠使價(jià)格逐漸下降，這對于陶瓷后蓋手機(jī)的普及有著積極的推動(dòng)意義。

3.3設(shè)計(jì)的附加價(jià)值

加工難度大、設(shè)計(jì)表現(xiàn)能力差的材質(zhì)是較難受到設(shè)計(jì)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(xiàn)出較好的造型可塑性，在手機(jī)后蓋設(shè)計(jì)中具有造型線條還原、凹凸肌理表現(xiàn)、染色可行等諸多的優(yōu)勢[10]。例如，已經(jīng)上市銷售的小米MIX3手機(jī)，其采用的四曲面陶瓷后蓋并制成經(jīng)典黑、寶石藍(lán)及翡翠色多種色彩，色彩厚重典雅，將陶瓷的質(zhì)感與手機(jī)這一電子產(chǎn)品進(jìn)行了較好的融合，同時(shí)與故宮文化的結(jié)合融入了中國傳統(tǒng)文化元素在其中，增加了產(chǎn)品的檔次感，體現(xiàn)出一面科技一面藝術(shù)的宣傳特點(diǎn)。由于特種陶瓷材質(zhì)的諸多優(yōu)良特性，在更多的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面都給了設(shè)計(jì)師對于材料的新選擇，對提升產(chǎn)品的設(shè)計(jì)附加值來說是具有較高意義的[11]。

4結(jié)語

從全塑料材料的手機(jī)發(fā)展至今，有各種各樣的外殼材質(zhì)的手機(jī)供消費(fèi)者選擇，反映了消費(fèi)者對于生活品質(zhì)追求的提高。特種陶瓷材料優(yōu)越的物理特性使其能夠達(dá)到制作電子產(chǎn)品外觀配件的要求，同時(shí)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(tài)，為產(chǎn)品造型帶來更多的變化。以手機(jī)為代表的電子消費(fèi)品在5G時(shí)代背景下勢必進(jìn)行大規(guī)模的更新?lián)Q代，將為陶瓷手機(jī)外觀件帶來更大的發(fā)展空間。

本文系山東省高等學(xué)校人文社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：J17RB205）;山東青年政治學(xué)院科研項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：SQ17QN02）。

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