金属やプラスチックが普及している時代に、携帯電話には収率の低いセラミック以外にどのような選択肢があるのでしょうか?

携帯電話の発売に関するカンファレンスは、年間を通じて指とつま先で数えきれないほど多く開催されます。

しかし、記者会見の回数が大きく増えたのとは対照的に、携帯電話メーカーが記者会見で言及した本体の素材は依然として金属が中心だ。一部の全金属製ワンピースボディも、2年前に流行した「スクリーン比」と同様に、「メタル比」という概念を生み出しました。もう一つの主要カテゴリーは、サファイアからジルコニウムまでガラスおよびガラスのような材料であり、形状も 2.25D 曲げから 3D 曲げに増加しています。

もちろん、記者会見で目にする金属やガラスについては言及されることがほとんどで、「超曲面ガラス＋金属ミドルフレーム」といった説明も珍しくありません。

さらに、発表会ではさらに目立つようになったボディ素材があり、非常に高級感が漂います。質感と感触の両方を考慮したセラミック素材です。

ちょっと待ってください、言及されていない最も一般的な材料が 1 つあるようです。それはプラスチックです。もちろん、これを理解するのは難しいことではありません。一年間に非常に多くの携帯電話が発売されます。記者会見の待遇を受けられるのは当然ながら中高級製品や主力製品であり、プラスチックボディのローエンド携帯電話は気軽に発売されるだけだ。

3 つの一般的な素材の利点と欠点は何ですか?

金属

PC、ABS、PP、PE、PVC、PS が総称してプラスチックと呼ばれるのと同じように、携帯電話に使用されている金属にも実際には異なる分類があります。しかし、携帯電話に使用されている金属材料は主にアルミニウム合金であり、つまりアルミニウム金属に少量のマグネシウムなどの金属材料を混ぜて強度を高めています。添加する金属によって、マグネシウム-アルミニウム合金やチタン-アルミニウム合金もあります。一部の高級携帯電話では金メッキが使用されている場合もあります。

例えば、Xperia XZの背面カバーは主にALKALEIDOマグネシウム・アルミニウム・リチウム合金で作られており、剛性と熱伝導性に優れ、電磁シールド性に優れ、薄くて軽いのも特徴です。ソニーの加工技術のおかげで、この金属素材は XZ にガラスのような外観と感触を与え、透明で輝きを放ちます。

アルミニウム合金を使用している HTC One シリーズ、iPhone 5 以降のモデルは、アルミニウム合金を使用した携帯電話の中でも最高級の部類に入ります。

アルミニウム合金（およびこれらのブランドの加工技術）の追加により、これらの携帯電話の外観、質感、感触も一流のレベルに達します。

しかし、これらの携帯電話では、薄くて軽いアルミニウム合金を使用すると、いくつかの不便さも生じます。ここで無視できないのは、iPhone 6の「曲がり問題」です。その主な原因は、iPhone 6に使用されている6000シリーズのアルミニウム合金の強度が十分でないことです。 iPhone 6s は、7000 シリーズのアルミニウム合金を使用してから初めて改善されました。

この点では、iPhone 4/4s と Xiaomi Mi 4 で使用されているステンレススチール製のミドルフレームの方がはるかに優れた性能を発揮します。もちろん、Xiaomi はこの材料を「オーステナイト 304」として宣伝しています。

しかし、金属には耐摩耗性が十分でなく、酸化しやすいという点に加えて、回避が難しい問題が 2 つ残っています。

まず、金属ボディの色です。一般的に、金属製のボディが普及して以来、市場に出回っている携帯電話のほとんどは「グレー（黒）、白（銀）、金粉」に過ぎません。

では、この現象の原因は何でしょうか?その理由を探るには、陽極酸化処理から始める必要があります。

関連する化学専門家によると：

アルミナの密度はアルミニウムよりも高いため、アルミニウムを陽極に接続すると、電子を失い、酸化反応を起こしてアルミナ（酸素を失い、原子価が減少）になり、アルミニウムの耐摩耗性と硬度が向上します。酸化層には多数の微細孔があり、着色剤を吸収することができます。最後に、隙間に染料を固定するためのシーリング処理が行われ、最終的に対応する色の携帯電話のシェルが得られます。

その理由は、暗い色のアルマイト処理は明るい色よりも着色が難しいからです。

もちろん、色褪せにくい、豊かでカラフルなデザインを求める場合は、より複雑なプロセスが必要になります。これにより、携帯電話のコストが目に見えないほど増加し、大量生産が困難になります。

さらに、金属製ボディの携帯電話の完全性を真に実現することは困難です。 iPhoneの上部と下部のアンテナバー、ソニーXperia XZの背面カバーのプラスチックシートなど、これらのデザインは消費者からの苦情を引き起こしています。これらの設計が完璧でないのは、金属の特性、つまり前述の電磁シールドによるものです。

結局のところ、携帯電話は通信目的のデバイスであり、すべての設計は携帯電話の信号交換からの譲歩を必要とします。しかし、現状では電磁シールドを貫通できる通信技術は登場していない。したがって、金属製の背面カバーを備えた携帯電話では、アンテナストリップを追加する必要があります。

おそらく、携帯電話メーカーができることは、信号をできるだけ安定させながら、背面カバーのプラスチック製アンテナの割合を減らすことだけでしょう。例えば、OPPO R9sの「マイクロスリットアンテナ」により、携帯電話の背面カバーの金属比率は98%を超えています。

しかし残念なことに、これは完璧な統合を追求する熱心なユーザーにとっては、それほど極端ではないようです。

ガラス

金属に加えて、ガラスも、定番の iPhone 4/4s、Xperia Z シリーズ、Samsung S6/S7 などの携帯電話に広く使用されています。

質感を反映させるために高度な加工技術を必要とする金属とは異なり、ガラス自体の透明度が高いため、携帯電話の質感がそれほど悪くなることがありません。この透明性があるからこそ、携帯電話の着色は金属の陽極酸化処理ほど難しくありません。言うまでもなく、ガラスには金属のような電磁シールド特性がないため、携帯電話の背面カバーを煩わしいプラスチックのアンテナストリップで特別に設計する必要はありません。携帯電話のデザインの完全性をよりよく満たすことができます。ガラスは十分に硬いので、日常使用中にガラス製の携帯電話に傷がつくことをあまり心配する必要はありません。

しかし、ガラスにも欠点はあります。熱伝導率は金属ほど良くないため、携帯電話の冷却システムは慎重に設計する必要があります。

さらに深刻な欠点は、ガラスやシリカなどの非晶質材料は分子構造が安定していないことです。平たく言えば、それは壊れやすいです。

この欠点を改善するために、さまざまなメーカーがさまざまな方法を試してきました。たとえば、ソニーが Xperia で採用した手法は、中間フレームをガラス製の背面カバーの表面よりもわずかに突き出させることです。これにより、落下による携帯電話の背面カバーの破損のリスクをある程度軽減できます。しかし、このデザインの結果、手に擦り傷のような感触が残ります。

また、ガラスの加工が難しいため、現状では、ガラス製の携帯電話のほとんどは「ガラスの背面カバー+金属製の中間フレーム」という設計を採用しており、真のフルガラスボディにはまだまだ遠い。

陶芸

スマートフォンに使用されている「セラミック」は、日常生活で最も一般的な「セラミック」とは異なることを指摘する必要があります。

通常のセラミックは本質的には上記のガラスと同じであり、どちらも非晶質材料です。通常のセラミックを携帯電話に使用すると、厚くて重くなるだけでなく、脆くて壊れやすくなってしまいます。

イットリウム安定化ジルコニアなど、携帯電話に使用されているセラミック材料は、実際には複合材料とみなされるべきです。そのため、この材料は金属の光沢と優れた延性を兼ね備えており、後の微細加工の際にガラス体が割れる可能性が低くなります。また、ガラスの利点である透明で硬い性質も備えているため、携帯電話を日常的に使用する際に傷がつくことをあまり心配する必要がありません。

一般的に、携帯電話に使用されるセラミック素材は、金属とガラスの特性を兼ね備えているため、高級携帯電話に最適な素材となっています。しかし、完璧な素材は存在せず、それは陶磁器でも同じです。

前述のように、セラミックは金属やガラスの特性を獲得すると同時に、それらの欠点も引き継いでいます。例えば、延性は向上しましたが、実はセラミックスは硬度が高いため壊れやすいという問題もあります。金属ほどではありませんが、セラミック材料は依然として信号に対して一定の遮蔽効果を持つため、メーカーのアンテナ設計に対する要求も高くなります。

セラミック素材が携帯電話に本格的に普及するための最大の問題の一つは、コストを下げるのが難しいことです。

Xiaomi MIXのセラミックシェルを例にとると、Xiaomiによれば、セラミックは2000℃以上の高温で焼成する必要がある。焼成前後で大きな収縮が起こるため、製造者がその形状を制御することは容易ではなく、焼成工程で不注意が生じると、これまでの努力がすべて無駄になってしまいます。そのため、Xiaomi MIXの歩留まりはわずか10％です。

大量生産して大規模に販売する必要がある製品の場合、このような低い歩留まり率は基本的に考えられません。そのため、これまでこの素材は主にVertuなどの携帯電話のボタンに使用されていました。今年のセラミックボディのXiaomi Mi 5 Ceramic Editionは生産能力に問題があったが、Xiaomi Mi MIXは「コンセプトフォン」の看板を直接掲げた。

セラミック材料が本当に普及するためには、歩留まりの問題で突破口を開かなければなりません。

将来、携帯電話にはどのような素材が使われるようになるでしょうか?

上記3種類とプラスチック素材以外にも、携帯電話業界では数多くの素材が登場しています。竹、ブラックアーモンドウッド、ローズウッド、革、布、さらにはデニムなど、これらの素材が携帯電話に登場しています。

しかし、基本的にこれらの素材を使用した携帯電話はカスタマイズ版や限定版という形をとっており、より一般的な量販携帯電話でこれらの素材が見られることは稀です。

今後、携帯電話に大規模に登場する可能性のある素材は何でしょうか?

おそらくカーボンファイバーが良い選択でしょう。

炭素繊維は、軽量、耐高温性、耐摩耗性、導電性、熱伝導性、耐腐食性など、一般的な炭素材料の特性を備えています。しかし、一般的な炭素材料とは異なり、炭素繊維は外観に大きな異方性があり、柔らかく、さまざまな織物に加工でき、繊維軸に沿って高い強度を発揮することができます。金属やセラミックスなどの複合材料と比較しても、その強度は既存の構造材料の中では比類のないものです。

炭素繊維のこうした特性のため、この素材は 1950 年代から航空分野で使用されてきました。

携帯電話業界にとって、カーボンファイバーの可能性は、マグネシウム・アルミニウム合金の強度とプラスチックの高い可塑性の両方を備えていることにあります。見た目はプラスチックに少し似ていますが、強度と熱伝導性は普通のプラスチックよりもはるかに高くなっています。さらに、この素​​材の表面に油性水性ペンの跡が残っても簡単に消すことができます。

実はこの素材は携帯電話業界ではかなり前から使われていたのですが、なぜ今まで広く普及しなかったのでしょうか？理由はただ一つ、コストが高すぎるからです。そのため、カーボンファイバーは主に Vertu や一部の高価なカスタム フォンに使用されています。

多くの携帯電話メーカーは、主力製品に常に新しい素材を試しており、将来的には液体金属やグラフェンで作られた携帯電話が登場する可能性もあります。この行動は確かに評価に値する。しかし、だからといって職人技の向上を無視するのは、本末転倒だ。

ノキア時代の Lumia や iPhone 5c と同様に、これらのプラスチック製携帯電話のデザイン レベルは、現在のほとんどの 1,000 元の金属製携帯電話にはまだ及ばないレベルです。

結局のところ、高級品というのは素材ではなく職人の技なのです。

今日頭条の青雲計画と百家曼の百+計画の受賞者、2019年百度デジタル著者オブザイヤー、百家曼テクノロジー分野最人気著者、2019年捜狗テクノロジー文化著者、2021年百家曼季刊影響力のあるクリエイターとして、2013年捜狐最優秀業界メディア人、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト北京3位、2015年光芒体験賞、2015年中国ニューメディア起業家コンテスト決勝3位、2018年百度ダイナミック年間有力セレブなど、多数の賞を受賞しています。