United States
United Kingdom
India
Deutschland
France
Canada
España
Belgium
Netherlands
Poland
Sweden
Australia
Singapore
Italia
中国
日本Пластмаса, метал и стъкло – анализ на трите най-често използвани материала в производството на мобилни технологии
Когато става въпрос за мобилни устройства, качеството на изработката е една от най-обсъжданите теми от няколко години насам. С пускането на пазара на iPhone 4 Apple доказа на света, че в конструкцията на смартфоните могат да се използват различни материали. Със своя изискан дизайн, метална рамка и стъклени панели отпред и отзад той спечели много последователи. Но дали това са единствените предимства на стъклото и метала?
С нарастващата конкуренция и бързото развитие на технологиите най-добрите спецификации като честота на ядрата, оперативна памет и т.н. се считат за стандартни за всяко ново флагманско устройство, създадено от големите производители. Нещата, които първо привличат вниманието на потребителя, когато търси ново мобилно устройство, са дизайнът и конструкцията. Почти всички, които се занимават с ревюта на смартфони, таблети или лаптопи, разглеждат материалите само от гледна точка на дизайна, но това не е единствената гледна точка. Стъклото и металът и имат различни свойства, които влияят на производителността и издръжливостта на телефона.
В тази статия ще намерите подробен анализ на трите основни материала, използвани при създаването на днешните мобилни устройства, и какво влияние оказват те върху крайния потребител, защото в крайна сметка това е най-важното.
Пластмаса
Съществуват много видове пластмаси, но тази, която ще разгледаме, е поликарбонат. Той може да се характеризира с висока якост на удар, защото е гъвкав, и сравнително добра устойчивост на високи температури. Най-добрите примери за устройства, изработени от този материал, са линията Galaxy S на Samsung (до SGS 6), миналогодишният флагман на LG – LG G2, устройствата Nokia Lumia и смартфонът на Google – Nexus 5. Почти всички таблети са изработени от пластмаса, както и повечето лаптопи на пазара. За да започнем с предимствата на този вид материал, първото нещо, което трябва да споменем, е чудесната мобилна връзка. Поликарбонатът не пречи на преминаването на различни видове вълни и по този начин производителите могат да си позволят да използват вътрешни антени. Освен това той е много евтин за обработка, което автоматично намалява цената на крайния продукт. Толкова за предимствата на този материал.
Наред с плюсовете на поликарбоната има и много минуси. Като начало, той е изключително неефективен, когато става въпрос за топлопроводимост. Забелязва се, че при еднакви условия устройствата, изработени от пластмаса, дават значително по-лоши резултати при тестовете за производителност. Това е така, защото поликарбонатът има проводимост 0,22 W/m*K (вата на метър по Калвин), а за сравнение алуминият има 205 W/m*K, магнезият – 156 W/m*K, а обикновеното стъкло – 0,8 W/m*K. Заради топлината процесорът и графичният чип не могат да достигнат необходимите тактови честоти поради предпазни мерки от прегряване. Някои от вас може да кажат, че пластмасата е по-добра в защитата на вътрешните компоненти и може да абсорбира ударите поради своята гъвкавост. За съжаление, това не е точно така, тъй като съвременното разбиране за добър смартфон от гледна точка на дизайнера е, че устройството трябва да е възможно най-компактно и тънко, но в същото време трябва да притежава голям екран и всяка налична функционалност. Това води до нулево разминаване между корпуса и хардуера, намиращ се в устройството. Тъй като антените са сравнително по-големи от другите отделни компоненти, инженерите често поставят системите за свързване в задната част на телефона (показано на снимката по-долу) и при сблъсък или падане пластмасата се огъва, деформирайки се и повреждайки вътрешните части.
Метални
От друга страна, металът се счита от хората в индустрията за по-добър от пластмасата. Това, разбира се, не е много далеч от истината, но в същото време има и други неща, които трябва да се вземат под внимание. Производителите на мобилни устройства използват предимно алуминий и в редки случаи магнезий, вторият от които служи като рамка в средата и вътрешната част на телефона. При преносимите компютри металът се използва в серията Macbook на Apple и в новия ASUS G501. Както вече споменахме, поликарбонатът не защитава много добре вътрешните компоненти, докато алуминият е достатъчно здрав и твърд и не се нуждае от буферна зона между компонентите и корпуса. За съжаление алуминият, използван в конструкцията на повечето телефони, е анодизиран, за да му се придаде по-естетичен вид, и при изпускане повредите са по-забележими, отколкото при поликарбоната. Друго предимство, което не може да не се спомене, са външните антени. Металът не пропуска различни видове вълни през себе си, поради което Wi-Fi сигналът и предаването на клетките на мобилния оператор са възпрепятствани. За да работи цялата тази концепция на металното тяло, е необходима външна антена. Най-добрият пример за това е флагманът на HTC – HTC One. Моделите от тази линия имат дискретни пластмасови ленти на гърба, които служат като “прозорци” за антените, за да осигурят по-добър сигнал. В крайна сметка се оказва, че външната антена има по-добра свързаност, отколкото вътрешната. Като доказателство за това служат по-високите нива на EIRP в One (M8), отколкото в Galaxy S5. EIRP е еквивалентната изотропно излъчена мощност и е основният показател за силата на сигнала, въпреки че трябва да се вземе предвид ефективната изотропна чувствителност (EIS), за да се придобие по-цялостна представа за тези неща.
Нека се върнем към гореспоменатата теория, че пластмасовите устройства работят по-зле от металните при еднакви условия, и да я подкрепим с някои статистически данни. На графиката по-долу ще видите очевидната разлика между три различни модела, като всеки от тях е представител на различен материал, използван при сглобяването му. Тестът, който проведохме, е от GFXBench 3.0 и показва кадрите в секунда (FPS) по време на игра на загрято устройство (в края на живота на батерията му). Телефоните на HTC и Samsung са оборудвани с един и същ графичен ускорител и един и същ чипсет (единствената разлика е тактовата честота на процесора – 2,5 GHz при S5 срещу 2,3 при M8), но значителната разлика в FPS е ясно видима.
Източник: AnandTech
Както всеки друг материал обаче, алуминият също има своите недостатъци. Въпреки че и One (M8), и iPhone 5s имат външни антени, има забележима разлика в сигнала. Ако антената е напълно покрита от ръката ви или влезе в контакт с друг предмет, който пренася електричество или вълни, сигналът се губи. Този ефект варира по сила и характеристики при различните честоти, предавани от оператора. Резултатите от тестовете можете да видите на изображението по-долу.
В допълнение към проблемите със свързаността, алуминият е по-скъп за обработка. Сам по себе си металът не е толкова скъп, но когато се пусне в производство, цената му се повишава значително. Друг фактор, който оказва влияние върху крайния потребител, е споменатото по-горе свойство на материала да провежда топлина. Въпреки че е особено щадящ за вътрешните компоненти на устройството, той не е приятен на допир при продължителна употреба. Когато едно устройство от поликарбонат се нагрява, можете да “усетите с пръст” къде точно се намира процесорът, докато при алуминиевия смартфон няма как да го усетите, защото топлината се разпределя равномерно по целия гръб, което създава известен дискомфорт. Въпреки това, след като телефонът бъде оставен в покой, металното тяло се охлажда по-бързо от пластмасовото. Добре е да се спомене, че магнезият има всички плюсове на алуминия, но освен това е по-здрав и не се деформира толкова много. Следователно магнезият е по-добрият избор на материал, но за съжаление е склонен към реакция с кислорода – окислява се и губи свойствата си. Ето защо повечето производители го използват като част от вътрешната метална структура на устройството.
Стъкло
Стъклото също е един от предпочитаните елементи за някои производители. Най-разпространената технология е стъкло, закалено с алумосиликат, или Gorilla Glass (другото, по-популярно наименование на материала). Алуминосиликатът е хомогенен материал от алуминий, силиций и кислород, а Apple първи се възползваха от производството на Gorilla Glass, произвеждано от компанията Corning. Но защо избрахте стъклото за основен материал на корпуса? То принадлежи към групата на минералните алумосиликати и неговата твърдост е 8/10 по скалата на Моос. Следователно не може да бъде надраскано лесно, но се чупи при силен удар, защото не е еластично. Освен това пренася топлината малко по-добре от поликарбоната, но не е толкова добър, колкото алуминия. Материалът не пречи на преминаващите през него сигнали и е сравнително труден за моделиране. Освен това панелите, изработени от стъкло, трябва винаги да имат плоска повърхност. Типични примери за това са таблетите и смартфоните от серията Z на Sony, с изключение на Z1 Compact, при който задният панел е изработен от пластмаса, която имитира стъкло.
Японците отново са заложили на полиамид с алуминиев и стъклен пълнеж с 30% стъклени влакна – вид пластмаса, създадена за конструктивни цели. Тя има много добра устойчивост на износване за конструкцията на задния панел. Вече сме го споменавали – този материал се използва за изработване на водещи ролкови обтегачи на асансьори – докато металните части се износват, от полиамидния ролков обтегач остават само отпечатъци от въжето. Над полиамида са разположени два стъклени панела, като и двата, разбира се, са защитени от изтъркване и надраскване. Както екранът, така и целият преден панел са покрити от парче стъкло, което не е произведено от Corning (Gorilla Glass), а от японската компания Asahi Glass Co. Може би не сте чували за нея, но всъщност тя е ключова част от автомобилния гигант (и не само) Mitsubishi Group. AGC наричат своето стъкло Dragontail, а един от клиентите им е Sony, която намира приложение на техния продукт в продуктовата линия Xperia. Alcatel е друга компания, която използва услугите на AGC.
В края на краищата най-важното е какво иска потребителят и как производителят е приложил своя промишлен дизайн, защото той е напълно различен от естетическия подход. По-големите производители обръщат голямо внимание на този тип дизайн, тъй като той определя цялостното взаимодействие между потребителя и смартфона, таблета или лаптопа. Всеки ден ви се налага да докосвате устройството си и да го използвате в различни ситуации, като за целта то трябва да е удобно и приятно за работа, за да се постигне крайната цел – по-добро потребителско изживяване. За съжаление няма как да оценим цялостния дизайн на даден продукт, ако не се сблъскаме с лоши и незавършени проекти. Във всеки случай, благодарение на бързото развитие на технологиите, всяко следващо устройство е по-усъвършенствано, по-приятно и по-удобно. Също така съчетаването на различни видове материали в едно устройство едновременно елиминира слабостите на някои от тях и допринася за подобряването на крайния продукт.
Кой материал според вас е най-подходящ за корпуса на мобилното устройство?
although magnesium is my favorite metal, I must clarify some mis-statements: 1. Mg is lighter than Al. It is not stronger than Al, however, when you take into the consideration of its density, then on a strength-to-weight RATIO it is stronger. In some cases you need to use more Mg to match the stiffness and strength requirements of Al. It does oxidise over time, but when coated it is not an issue. Your laptops and many cell phones and cameras use Mg all the time!