七. 为什么我们最终选择了陶瓷外壳?
1. 天线越来越大越来越复杂
到目前为止除了1G模拟信号完全停用以外,从2G开始到3G、4G都是并行支持,包括中间还有一个2.5G过渡型,国内还有三大运营商:中国移动、中国联通2G都是用的GSM网络,中国电信是CDMA 1X网络;3G中国移动是TD-SCDMA、中国联通是WCDMA、中国电信是CDMA2000;4G国内是TDD-LTE国际是FDD-LTE,中国移动采用TDD-LTE、中国联通和中国电信采用TDD-LTE和FDD-LTE,所以这样算下来2G两种3G三种4G两种就有七种模式,就算模式一样但是各个国家和地区网络频段是不同的,所以导致前一代的iPhone6就支持到七模20频,这也是为什么iPhone6有四条白带的原因,因为天线过于复杂和需要更多的有效辐射面积。


但是朋友们可能会问为什么iPhone7在iPhone6的基础上去掉了横向的一条白带,而且并没有影响天线?这说明天线技术在进步,但这并不代表可以把最后剩下的那一条白带去掉,而且事实上iphone有时候信号比较差。最近OPPO又发布了一款R9S采用了微缝隙天线,看起来只剩下三条非常细的线,网友惊呼太牛逼了,好像离全金属完全无白带又进了一步。但是大家不要忘了5G马上就要来了,4G时代就要七模20频才能满足iPhone,到了5G那就更加不可想象了。
5G的理论速度是4G的40倍,也就是说只要几秒钟一部高清电影就下载好了,那用什么来提高速度呢?除了CPU以外就需要更加高效的天线,于是大规模矩阵式天线技术上场了,无论是发射端还是接受端都需要新型的矩阵式天线才可以解决速度问题,毫无疑问天线体积将需要增加而且为了提高辐射面积必须需要更大的净空面积,大家不要忘了还有一个问题就是由于地区的差别5G也需要向下兼容,当然我们也可以为了提高速度把所有不同频段的天线全部用上,但即使这样也并不能解决天线越来越大的宿命。
2. 能够穿透金属屏蔽的天线技术并没有出现
全金属如果形成一个封闭连续空间或者半开放连续空间,就会变成一个屏蔽罩,一旦我们钻进一个屏蔽罩,我们的所有通讯设备就没有信号了。我以前住在深圳的城中村,住过的人都知道那里楼房密密麻麻——人称握手楼,房子四周都有防盗窗,一回到家里手机就没有信号了,这个就是金属防盗窗形成的屏蔽罩。但是金属材料同时又可以作为天线使用,于是就诞生了iPhone4开始的那种不连续金属外壳,不连续的金属条本身可以作为天线,有不同的大小和形状调试成不同频段的天线,但是如果你把白带去掉或者用导电材料把它连起来天线就失效了。据说有天线厂家在研究可以穿透金属壳的天线技术,但是还远远没有达到实际应用阶段,至少到目前为止还没有听说谁可以量产。基于以上天线变得更大更复杂,金属和天线的相生相克,以及穿透金属壳的技术没有突破,我认为全金属一体式无白带外壳的这种东西在没有突破性的黑科技出现之前应该是实现不了了,所以继续研究下去在5G时代似乎显得毫无意义了。
3. 传说中不会屏蔽天线的液态金属技术无疾而终
反过来,如果天线不能穿透金属,那能不能研发一种金属让信号可以穿过去?从2010年开始就陆续传出apple通过收购一家液态金属公司获得了液态金属的相关技术专利,液态金属也叫非晶金属材料,据描述非晶金属与传统金属的结晶结构截然不同,它不但熔点很低,最大的优势在于熔融后有着极强的塑形能力。由于其凝固过程的物理特性与普通金属完全不同,铸造过程更类似塑料而非金属,所以可以更方便地打造不同的产品形态。最关键的一点,由于液态金属的“塑料性”,物理特性有很多非金属的优势,可以使内部信号不受干扰得和外部链接,iphone4上市时存在的信号问题在液态金属上完全不存在,也就是说如果采用这种液体金属iphone目前手机上的白带问题就彻底解决了。根据目前的消息iphone已经将和这家液态金属的公司合约延期到2016年2月份,但是不知道为什么迄今为止苹果没有推出任何一款非晶金属产品,也就是说实际上液态金属并不是传说中的那么美好。
4. 玻璃目前还不是一种优秀的结构件材料
从目前供应链可以提供的量产技术来看,目前玻璃工艺已经可以做到3D单曲面,还不能做3D双曲面,打一个比喻:3D单曲面就好比我们平时看到的瓦片,只有一个方向上的弯曲;3D双曲面就好比一个碗,360度全方位的弯曲。瓦片不要说去盛水,就连普通的流沙状固态物都不容易盛放;但是碗就不一样了,碗可以做到滴水不漏。


因为技术上的原因,我们暂时还不能把手机里面的那些PCB、芯片、电池等等做到透明的情况下,我们就需要有一个像碗一样造型的东西把这些东西装进去,我们已经实现了用塑胶和金属去做这个碗,但是用全玻璃去做这个碗难度就很大。目前还不能实现的主要原因还是因为玻璃本身的问题,玻璃主要成份是二氧化硅属于非晶体材料,非晶体材料的显著特点是分子结构之间缺乏物理上的稳定性,所以玻璃表现出来的特点就是非常脆,很容易被机械外力所破坏;如果要把玻璃材料做成手机的主结构件就需要对玻璃进行深度的 CNC后加工,但由于玻璃的非晶体结构非常脆弱,加工过度就会爆裂;第三无论是什么高科技的玻璃柔韧性都不够好,受到利器的冲击和高空跌落等等对它来说都还是致命的问题。
所以在目前这个阶段,全玻璃机身还不可以实现,就算前后玻璃盖板中框玻璃这样的结构组合都不能实现,我们目前看到的玻璃只是用于作为玻璃盖板,或者是3D单曲面底壳装饰,把玻璃作为手机的主件这样的尝试还需要黑科技。
5. 既有金属感又有玻璃感的陶瓷是最佳选择
追溯起来陶瓷差不多已经有4500年的历史了,是几乎伴随着整个人类文明史的一种技术。但今天我们谈的实际上不是传统意义上的陶瓷,传统的陶瓷一般情况下很容易就摔破了,这样才会留下了一句谚语:“瓦罐不离井边破,将军难免阵前亡”,所以我们一旦讨论用陶瓷做手机的外壳给人留下的第一印象就是:这玩意儿靠不住!
实际上我们今天用来做手机的陶瓷不是普通的陶瓷,普通陶瓷的主要成分是二氧化硅,就是一种和玻璃类似的非金属氧化物,所以特别容易爆裂。而我们用来做手机的高科技陶瓷实际上是金属氧化混合物,是一种多晶体结构。我们知道金属是晶体结构,晶体结构的典型特点是具备一定的稳定性和延展性;而玻璃属于非晶体结构,非晶体结构的特点是分子排列没有固定的逻辑关系,分子和分子之间缺乏稳定性,受到外力干预就会瞬间崩裂;高科技陶瓷就比较特别是一种多晶体结构,它的特性介于晶体和非晶体之间,既有具备金属的延展性特点有具备玻璃的高硬度特点。


高科技陶瓷作为一种金属氧化混合物,它里面是含有金属的成份的,所以他看起来也有金属感,实际上金属以单体存在的时候并不是我们想象的那样有金属感,比如纯铁就没有不锈钢看起来那样金光闪闪,铝合金也需要经过氧化处理才能保持它的金属感,所以有时金属氧化物反而更能够体现一种低调的金属质感,这正是我们需要的感觉;而玻璃作为非金属氧化物,它只会让我们产生玻璃感而非金属感,所以传统的陶瓷作为非金属氧化物也是没有金属质感的,这也是我们可以把高科技陶瓷作为高档商品的外壳的原因,比如雷达表,价格不菲采用的就是高科技陶瓷外壳已经有几十年了。


陶瓷的多晶体结构让它既具备金属的特性又具备玻璃的特点,所以他的硬度特别高,虽然相对金属来说延展性差一点,但是对于玻璃来说它的延展度很高,这样的结果就是陶瓷可以进行后期CNC深加工而不会爆裂,但是由于其硬度特别高,所以它的可生产性不高,CNC的时间就会变得特别长而降低了产能。还有一个问题就是陶瓷需要2000℃以上的高温进行烧制,烧制之前和烧制之后会产生很大的缩水现象,这样我们就不容易控制它的造型,而且烧制过程稍有不慎就会前功尽弃,所以才会使得小米MIX的良率只有10%。


综合以上,由于天线越来越大,天线技术并没有产生革命性的变化可以穿透金属,液态金属技术也没有得到实际应用,所以金属手机外壳上的白带暂时还无法解决,为了完美的无断点手机外壳我们必须寻求非金属材料上的突破,玻璃因为其自身特点没有办法作为主体结构材料,所以最终既具备金属质感又具备玻璃光感的高科技陶瓷被设计师选中了,作为外壳材料它的玻璃性还可以让它和玻璃盖板和谐得融合在一起,虽然它暂时不是特别理想的加工材料,但在这个过渡时期的关键时刻它非常幸运地走上了历史舞台。