Welche anderen Optionen für Mobiltelefone gibt es in einer Zeit, in der Metall und Kunststoff vorherrschen, außer Keramik mit geringer Ausbeute?

Das ganze Jahr über finden so viele Konferenzen zur Einführung von Mobiltelefonen statt, dass man sie nicht einmal an den Fingern und Zehen abzählen kann.

Im Gegensatz zu der großen Zunahme bei der Anzahl der Pressekonferenzen bestehen die Gehäusematerialien, die die Mobiltelefonhersteller auf den Pressekonferenzen nennen, jedoch immer noch hauptsächlich aus Metall. Einige Vollmetallgehäuse aus einem Stück haben auch das Konzept des „Metall-Verhältnisses“ abgeleitet, genau wie das vor zwei Jahren beliebte „Bildschirm-Verhältnis“. Eine weitere wichtige Kategorie sind Glas und glasähnliche Materialien, von Saphir bis Zirkonium, und auch die Form hat sich von 2,25D-Biegung auf 3D erweitert.

Natürlich werden Metall und Glas, die wir auf Pressekonferenzen sehen, häufiger erwähnt, und Beschreibungen wie „hypergebogenes Glas + metallischer Mittelrahmen“ sind keine Seltenheit.

Darüber hinaus gibt es ein Gehäusematerial, das bei der Einführungsveranstaltung immer stärker in den Vordergrund gerückt ist und den Leuten ein äußerst hochwertiges Gefühl vermittelt. Bei diesem Material handelt es sich um Keramik, die sowohl Textur als auch Haptik berücksichtigt.

Hey, warte, es scheint, dass es ein sehr häufiges Material gibt, das nicht erwähnt wurde, und das ist Kunststoff. Das ist natürlich nicht schwer zu verstehen. Jedes Jahr werden so viele Mobiltelefone auf den Markt gebracht. Diejenigen, die in den Genuss der Aufmerksamkeit bei Pressekonferenzen kommen, sind natürlich Produkte der mittleren bis oberen Preisklasse oder Schlüsselprodukte, während Mobiltelefone der unteren Preisklasse mit Kunststoffgehäusen nur gelegentlich auf den Markt kommen.

Welche Vor- und Nachteile haben die drei gängigen Materialien?

Metall

So wie PC, ABS, PP, PE, PVC und PS alle zusammen als Kunststoffe bezeichnet werden, gibt es für die in Mobiltelefonen verwendeten Metalle tatsächlich unterschiedliche Klassifizierungen. Das Metallmaterial von Mobiltelefonen besteht jedoch hauptsächlich aus einer Aluminiumlegierung, d. h. Aluminiummetall wird mit einer kleinen Menge Magnesium oder anderen Metallmaterialien vermischt, um seine Festigkeit zu erhöhen. Je nach Metallzusatz gibt es auch Magnesium-Aluminium-Legierungen und Titan-Aluminium-Legierungen. Bei einigen High-End-Mobiltelefonen kann auch eine Vergoldung zum Einsatz kommen.

Beispielsweise besteht die Rückseite des Xperia XZ größtenteils aus der Magnesium-Aluminium-Lithium-Legierung ALKALEIDO, die eine gute Steifigkeit und Wärmeleitfähigkeit sowie eine hervorragende elektromagnetische Abschirmung aufweist und zudem dünn und leicht ist. Dank der Verarbeitungstechnologie von Sony verleiht dieses Metallmaterial dem XZ ein glasähnliches Aussehen und Gefühl, klar und glänzend.

Zu den besten Mobiltelefonen mit Aluminiumlegierung gehören die HTC One-Serie sowie das iPhone 5 und spätere Modelle, die ebenfalls aus Aluminiumlegierungen bestehen.

Durch die Zugabe einer Aluminiumlegierung (sowie der Verarbeitungstechnologie dieser Marken) erreichen auch das Aussehen, die Textur und die Haptik dieser Mobiltelefone ein erstklassiges Niveau.

Allerdings treten bei diesen Telefonen auch gewisse Schwierigkeiten auf, wenn dünne und leichte Aluminiumlegierungen verwendet werden. Was hier nicht ignoriert werden kann, ist das „Biegeproblem“ des iPhone 6. Der Hauptgrund dafür ist, dass die im iPhone 6 verwendete Aluminiumlegierung der Serie 6000 nicht stabil genug ist. Das iPhone 6s wurde erst durch die Verwendung einer Aluminiumlegierung der 7000er-Serie verbessert.

In dieser Hinsicht schneidet der Mittelrahmen aus Edelstahl, der im iPhone 4/4s und Xiaomi Mi 4 verwendet wird, deutlich besser ab. Natürlich bewirbt Xiaomi dieses Material als „Austenitic 304“.

Metall ist jedoch nicht nur nicht verschleißfest genug und neigt leicht zu oxidieren, sondern weist auch zwei Probleme auf, die sich möglicherweise nur schwer vermeiden lassen.

Erstens die Farbe des Metallgehäuses. Im Allgemeinen sind die meisten Mobiltelefone auf dem Markt, nachdem Metallgehäuse immer beliebter geworden sind, nichts weiter als „Grau (Schwarz), Weiß (Silber) und Goldpulver“.

Was also ist der Grund für dieses Phänomen? Um den Ursachen auf den Grund zu gehen, müssen wir mit dem Eloxalprozess beginnen.

Laut einschlägigen Chemieexperten:

Da die Dichte von Aluminiumoxid höher ist als die von Aluminium, führt der Anschluss von Aluminium an die Anode dazu, dass es Elektronen verliert und eine Oxidationsreaktion durchläuft, bei der es zu Aluminiumoxid wird (wobei Sauerstoff verloren geht und die Wertigkeit abnimmt), wodurch die Verschleißfestigkeit und Härte von Aluminium verbessert wird. In der Oxidschicht befinden sich zahlreiche Mikroporen, die Farbstoffe aufnehmen können. Abschließend wird eine Versiegelungsbehandlung durchgeführt, um den Farbstoff in den Zwischenräumen zu fixieren und schließlich kann eine Handyhülle in der entsprechenden Farbe erhalten werden.

Der Grund hierfür liegt darin, dass sich dunkel eloxiertes Aluminium schwieriger einfärben lässt als helle Farben.

Wenn Sie auf einem satten, farbenfrohen Design bestehen, das nicht so schnell verblasst, ist natürlich ein komplizierterer Prozess erforderlich. Dies wird die Kosten für Mobiltelefone unbemerkt erhöhen und die Massenproduktion erschweren.

Darüber hinaus ist es schwierig, die Integrität eines Mobiltelefons mit Metallgehäuse wirklich zu erreichen. Die oberen und unteren Antennenleisten des iPhone, die Plastikfolie auf der Rückseite des Sony Xperia XZ … diese Designs haben bei den Verbrauchern zu Beschwerden geführt. Der Mangel an Perfektion in diesen Designs ist auf die Eigenschaften des Metalls zurückzuführen, nämlich die oben erwähnte elektromagnetische Abschirmung.

Schließlich ist ein Mobiltelefon ein Gerät für Kommunikationszwecke und alle Designs erfordern Zugeständnisse beim Signalaustausch des Telefons. Unter den gegenwärtigen Bedingungen gibt es jedoch keine Kommunikationstechnologie, die elektromagnetische Abschirmungen durchdringen kann. Daher müssen bei Mobiltelefonen mit Metallrückseiten zusätzlich Antennenstreifen angebracht werden.

Vielleicht bleibt den Handyherstellern nur, den Anteil der Kunststoffantennen auf der Rückseite zu reduzieren und gleichzeitig das Signal möglichst stabil zu halten. Beispielsweise liegt der Metallanteil der Rückseite des Mobiltelefons dank der „Mikroschlitzantenne“ des OPPO R9s bei über 98 %.

Leider scheint dies für obsessive Benutzer, die eine perfekte Integration anstreben, nicht extrem genug zu sein.

Glas

Neben Metall wird auch Glas häufig in Mobiltelefonen verwendet, beispielsweise im klassischen iPhone 4/4s, der Xperia Z-Serie oder dem Samsung S6/S7.

Anders als bei Metall, einem Material, das extreme Verarbeitungstechniken erfordert, um seine Textur wiederzugeben, sorgt die kristallklare Klarheit des Glases selbst dafür, dass die Textur des Telefons nicht zu sehr beeinträchtigt wird. Gerade aufgrund dieser Transparenz ist die Färbung des Mobiltelefons nicht so schwierig wie das Eloxieren von Metall. Ganz zu schweigen davon, dass Glas nicht über die elektromagnetischen Abschirmeigenschaften von Metall verfügt und die Rückseite des Telefons daher nicht speziell mit diesem störenden Antennenstreifen aus Kunststoff ausgestattet werden muss. Die Integrität des Mobiltelefondesigns kann besser gewahrt werden. Da das Glas hart genug ist, müssen Sie sich bei der täglichen Verwendung von Telefonen mit Glasgehäuse keine allzu großen Sorgen um Kratzer machen.

Allerdings hat Glas auch seine Nachteile. Da die Wärmeleitfähigkeit nicht so gut ist wie die von Metall, muss das Kühlsystem des Mobiltelefons sorgfältig konzipiert werden.

Ein schwerwiegenderer Nachteil besteht darin, dass Glas oder amorphen Materialien wie Siliziumdioxid keine Stabilität in ihrer Molekularstruktur aufweisen. Einfach ausgedrückt: Es ist zerbrechlich.

Um diesen Mangel zu beheben, haben verschiedene Hersteller unterschiedliche Methoden ausprobiert. Beispielsweise besteht die von Sony beim Xperia verwendete Methode darin, den mittleren Rahmen leicht hervorstehend zu gestalten, also höher als die Oberfläche der Glasrückseite. Dadurch kann das Risiko, dass die Rückseite des Telefons durch einen Sturz beschädigt wird, tatsächlich bis zu einem gewissen Grad verringert werden. Die Folge dieser Konstruktion ist allerdings ein kratziges Gefühl auf den Zeigern.

Auch aufgrund der Schwierigkeiten bei der Glasverarbeitung verwenden unter den gegenwärtigen Umständen die meisten Mobiltelefone aus Glas das Design „Glasrückseite + Metallmittelrahmen“, was noch weit von einem echten Vollglasgehäuse entfernt ist.

Keramik

Es sollte darauf hingewiesen werden, dass sich die in Smartphones verwendete „Keramik“ von der im täglichen Leben am häufigsten verwendeten „Keramik“ unterscheidet.

Gewöhnliche Keramik ist im Wesentlichen dasselbe wie das oben erwähnte Glas; beide sind amorphe Materialien. Wenn in Mobiltelefonen gewöhnliche Keramik verwendet wird, ist diese nicht nur dick und schwer, sondern neigt auch dazu, zu spröde zu sein und leicht zu brechen.

In Mobiltelefonen verwendete Keramikmaterialien wie beispielsweise Yttrium-stabilisiertes Zirkonoxid sollten eigentlich als Verbundwerkstoff betrachtet werden. Daher verfügt dieses Material sowohl über den Glanz von Metall als auch über eine gute Duktilität, wodurch die Wahrscheinlichkeit geringer ist, dass der Glaskörper bei der späteren Feinbearbeitung bricht. Darüber hinaus bietet es die Vorteile von Glas, da es klar und hart ist, sodass Sie sich bei der täglichen Verwendung des Mobiltelefons keine allzu großen Sorgen um Kratzer machen müssen.

Im Allgemeinen vereint das in Mobiltelefonen verwendete Keramikmaterial die Eigenschaften von Metall und Glas und ist daher ein idealeres Material für High-End-Mobiltelefone. Allerdings gibt es kein perfektes Material, das gilt auch für Keramik.

Wie oben erwähnt, erben Keramiken, obwohl sie die Eigenschaften von Metallen und Glas annehmen, auch deren Nachteile. Beispielsweise ist Keramik trotz verbesserter Duktilität aufgrund ihrer hohen Härte tatsächlich leicht zu brechen. Obwohl die Abschirmwirkung von Keramikmaterialien nicht so ausgeprägt ist wie bei Metallen, haben sie dennoch eine gewisse Abschirmwirkung auf Signale, was auch höhere Anforderungen an das Antennendesign der Hersteller stellt.

Eines der größten Hindernisse für die tatsächliche Verbreitung keramischer Materialien in Mobiltelefonen besteht darin, dass es schwierig ist, die Kosten zu senken.

Am Beispiel der Keramikschale des Xiaomi MIX muss Keramik laut Xiaomi bei einer hohen Temperatur von über 2000 °C gebrannt werden. Vor und nach dem Brennen kommt es zu einer starken Schrumpfung, sodass es für die Hersteller nicht einfach ist, die Form zu kontrollieren. Und jede Nachlässigkeit beim Brennvorgang führt dazu, dass alle bisherigen Bemühungen umsonst sind. Daher beträgt die Ausbeute von Xiaomi MIX nur 10 %.

Eine derart niedrige Ausbeute ist bei Produkten, die in Massenproduktion hergestellt und in großem Maßstab vermarktet werden müssen, grundsätzlich unvorstellbar. Daher wurde dieses Material zuvor hauptsächlich für die Tasten von Mobiltelefonen wie Vertu verwendet. Bei der diesjährigen Xiaomi Mi 5 Ceramic Edition mit Keramikgehäuse gab es Probleme mit der Produktionskapazität, während Xiaomi Mi MIX direkt unter dem Motto „Konzepttelefon“ auf den Markt kam.

Um keramische Werkstoffe wirklich populär zu machen, muss in Sachen Ausbeute ein Durchbruch erzielt werden.

Welche Materialien könnten in zukünftigen Mobiltelefonen verwendet werden?

Zusätzlich zu den oben genannten drei Typen und Kunststoffmaterialien gibt es viele weitere Materialien, die in der Mobiltelefonindustrie aufgetaucht sind. Bambus, Schwarzmandelholz, Rosenholz, Leder, Stoff und sogar Denim – diese Materialien sind bei Mobiltelefonen zu finden.

Grundsätzlich handelt es sich bei Mobiltelefonen, bei denen diese Materialien zum Einsatz kommen, jedoch um Sonderanfertigungen oder limitierte Editionen. Bei den gängigeren Mobiltelefonen für den Massenmarkt sieht man diese Materialien selten.

Welche anderen Materialien könnten in Zukunft in großem Umfang in Mobiltelefonen zum Einsatz kommen?

Vielleicht ist Kohlefaser eine gute Wahl.

Kohlenstofffasern weisen dieselben Eigenschaften auf wie herkömmliche Kohlenstoffmaterialien, wie etwa Leichtigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kohlenstoffmaterialien weisen Kohlenstofffasern jedoch eine deutliche Anisotropie in ihrem Aussehen auf, sind weich, können zu verschiedenen Geweben verarbeitet werden und weisen entlang der Faserachse eine hohe Festigkeit auf. Im Vergleich zu Metallen und sogar Verbundwerkstoffen wie Keramik ist seine Festigkeit unter den bestehenden Strukturmaterialien unübertroffen.

Auch aufgrund dieser Eigenschaften der Kohlefaser wird dieses Material seit den 1950er Jahren in der Luftfahrt eingesetzt.

Für die Mobiltelefonindustrie liegt das Potenzial von Kohlefaser darin, dass sie sowohl die Festigkeit einer Magnesium-Aluminium-Legierung als auch die hohe Plastizität von Kunststoff besitzt. Obwohl es Plastik ein wenig ähnelt, sind seine Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit viel höher als bei gewöhnlichem Plastik. Darüber hinaus lassen sich alle Spuren von öligen Wasserstiften auf der Oberfläche dieses Materials leicht entfernen.

Tatsächlich wird dieses Material bereits seit geraumer Zeit in der Mobiltelefonindustrie verwendet, aber warum hat es sich bisher nicht großer Beliebtheit erfreut? Dafür gibt es nur einen Grund: Die Kosten sind zu hoch. Daher wird Kohlefaser hauptsächlich bei Vertu oder einigen teuren Spezialtelefonen verwendet.

Viele Mobiltelefonhersteller probieren für ihre Flaggschiffprodukte ständig neue Materialien aus und in Zukunft könnte es sogar Mobiltelefone aus Flüssigmetall oder Graphen geben. Dieses Verhalten verdient sicherlich Anerkennung. Wenn wir jedoch die Verbesserung der Handwerkskunst deshalb außer Acht lassen, wäre das ein wenig so, als würde man den Karren vor das Pferd spannen.

Genau wie Lumia oder iPhone 5c in der Nokia-Ära ist das Designniveau dieser Plastiktelefone für die meisten der aktuellen Tausend-Yuan-Metalltelefone noch immer unerreichbar.

Denn High-End ist nicht eine Frage der Materialien, sondern der Handwerkskunst.

Als Gewinner des Qingyun-Plans von Toutiao und des Bai+-Plans von Baijiahao, des Baidu-Digitalautors des Jahres 2019, des beliebtesten Autors von Baijiahao im Technologiebereich, des Sogou-Autors für Technologie und Kultur 2019 und des einflussreichsten Schöpfers des Baijiahao-Vierteljahrs 2021 hat er viele Auszeichnungen gewonnen, darunter den Sohu Best Industry Media Person 2013, den dritten Platz beim China New Media Entrepreneurship Competition Beijing 2015, den Guangmang Experience Award 2015, den dritten Platz im Finale des China New Media Entrepreneurship Competition 2015 und den Baidu Dynamic Annual Powerful Celebrity 2018.