于程杨
摘要：探索在5G通信技术广泛应用之后陶瓷材料在手机后盖设计中的应用价值。以氧化锆陶瓷为例分析特种陶瓷材质的物理特性，与手机后盖常用材料进行比对研究。以氧化锆材料为主的特种陶瓷材料具有优良的通信信号透过率、其在硬度、密度及抗弯强度等方面优于手机后盖常用的塑料及金属等材质从而更为坚固耐磨损。该材料有较好的可加工性，能够经过多种加工工艺实现生产，实现手机后盖的多曲面造型设计。氧化锆陶瓷原材料探明储量丰富，是5G时代优秀的非金属手机后盖材料，具有较高的应用价值和广阔的发展前景。
关键词：5G手机;陶瓷材料;氧化锆;手机后盖;应用价值
中图分类号：TB472
文献标识码：A
文章编码：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
第五代移動通信网络的建设与试用，宣示着一个新的移动通信时代的到来。5G网络在对手机通信技术要求提高的同时，对于手机设计来说也带来了一场革命，其对手机的机身材质也有着更高的要求。选用合适的手机机身材质不仅能够满足丰富多样的手机造型表现需要，同时能够保证5G信号的无障碍传输。陶瓷材料应用于手机机身之上虽并不新颖，但在即将到来的5G时代得益于特性优势，应用价值有望进一步显现。
1手机后盖材料选择的缘由
每一代通信技术的发展都会促进手机外观的进化，手机的用途随着网络传输速度的提高而不断的进行着拓展，与此同时有对手机外壳材质各项特性要求也逐步提高。手机材料的变化也是随着手机外观设计的变化而引发的显著变化之一，方寸之间的手机所能够传递的信息资料逐渐丰富，对于手机显示屏幕的细致度、尺寸都有着更高的要求，同时手机的整体尺寸还需要满足用户手掌可握持的最大限度之内。这就导致了手机屏幕模组向整机上下两端进行延伸，提高手机用户面显示屏幕的占比，形成了当前主流的全面屏手机设计风格。在增大手机屏幕的同时，还需要将机身厚度控制在相对薄的范围里面，以塑造出轻巧高端的视觉效果。手机设计领域为此下足了功夫，全面屏、刘海屏、水滴屏、挖孔屏及折叠屏不断的挑战着手机正面利用率的极限。这样的手机外观设计对通讯天线的设计产生了限制，通讯信号更多的需要通过手机的边框及后盖部分进行传播，这就要求关键部位材质需要具备良好的通讯信号通过性。随着1G—4G的发展，频率提高，波长也越来越短，天线长度也在越发变短。相比当前4G网络的通信频段1.8—2.7GHz波长11—16cm天线2.5—4cm范围，5G网络的通信频段处于低频3-5GHz波长6—10cm高频20—30GHz波长10mm，用于接收电信号的天线导线周长在1.5—2.5cm范围内。5G低频情况下，天线数量增多，对天线的设计难度提升，在高频情况下如果达到较好的收发效果需采用4×4或8×8阵列天线设计。天线阵列所带来的数量和形式都与现有情况产生了变化，这就需要对手机天线的位置进行优化设计，同时对信号透过位置的材质有着更高的要求。对此手机厂商也做出大量的尝试，从塑料、金属、玻璃、碳纤维合成材料、皮革、陶瓷等用在手机外壳，每种材料都具备其独特的优势，同时也存在有一定的局限性[1]。以现阶段较为常用的金属材料为例，具备轻薄坚固优势的金属手机外壳材料因其对通讯信号的屏蔽作用从而在手机外壳的设计应用上受到一定的限制，全金属中框及后盖的手机产品尚难以摆脱通讯天线对一体化造型的分割[2]。此外，手机NFC近场通信技术的大量应用及无线充电的普及，对于手机后盖部分的材料选择也提高了要求，为了能够让用户完美的体验手机技术带来的便利，大多手机后盖多搭配使用非金属材料制成。
3.2广泛应用的可能性
用于制备特种陶瓷材料的氧化锆自然储量丰富，世界锆英砂储量约为4000万吨。截至2016年底，全国锆矿查明资源储量达到758.1万吨，主要集中在广东、海南、广西和四川等地，总体储备量较为丰富[9]。纳米陶瓷材料的广泛使用甚至有利于缓解石油资源紧张对塑料生产带来的制约，同时作为金属及玻璃材料的替代品，其产业链的成熟也对优化产业结构，促进城市工业结构优化升级起到积极的作用。
智能穿戴设备的多样化、高端化拉动氧化锆陶瓷市场的需求，氧化锆陶瓷兼具金属和玻璃材料的优势，同时其作为陶瓷材料之一能够蕴含一定的文化价值，具备实用、高端的特征。用户对于电子信息工具的隐私保护也有着较强的诉求，如手机中必备的指纹识别传感模块就需要透过识别盖板来进行感应识别，金属、玻璃材质通常具有一定的屏蔽性，故而常见的指纹识别模块被单独进行设计，使指纹模块后置的手机后盖不能够获得一体化的效果。手机后盖中的指纹识别盖板使用氧化锆陶瓷制作能够显现出一定的优势，使得手机后盖的一体化设计带来可能。随着5G网络的试点应用及液晶显示技术的提高，柔性屏幕、镭射显示的现实化，对于手机的外观设计来说带来的将是重要的革新。不同的手机厂商相继推出了陶瓷后盖的手机产品，随着陶瓷手机后盖的大量应用，大批量的生产能够使价格逐渐下降，这对于陶瓷后盖手机的普及有着积极的推动意义。
3.3设计的附加价值
加工难度大、设计表现能力差的材质是较难受到设计师的欢迎的，特种陶瓷材料本身的物理特征决定了其可表现出较好的造型可塑性，在手机后盖设计中具有造型线条还原、凹凸肌理表现、染色可行等诸多的优势[10]。例如，已经上市销售的小米MIX3手机，其采用的四曲面陶瓷后盖并制成经典黑、宝石蓝及翡翠色多种色彩，色彩厚重典雅，将陶瓷的质感与手机这一电子产品进行了较好的融合，同时与故宫文化的结合融入了中国传统文化元素在其中，增加了产品的档次感，体现出一面科技一面艺术的宣传特点。由于特种陶瓷材质的诸多优良特性，在更多的电子产品设计方面都给了设计师对于材料的新选择，对提升产品的设计附加值来说是具有较高意义的[11]。
4结语
从全塑料材料的手机发展至今，有各种各样的外壳材质的手机供消费者选择，反映了消费者对于生活品质追求的提高。特种陶瓷材料优越的物理特性使其能够达到制作电子产品外观配件的要求，同时可以通过表面处理工艺承载特色的文化元素，使其功能性和审美性共同具备。陶瓷材料加工工艺的逐步提高也使得其能够加工成更多精美的形态，为产品造型带来更多的变化。以手机为代表的电子消费品在5G时代背景下势必进行大规模的更新换代，将为陶瓷手机外观件带来更大的发展空间。
本文系山东省高等学校人文社会科学研究项目（项目编号：J17RB205）;山东青年政治学院科研项目（项目编号：SQ17QN02）。
參考文献
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