随着科技的不断发展和消费者对便携式电子产品的需求不断提高,手机、平板等消费类电子产品外观结构件正呈现轻薄、美观、高强度的发展趋势,对材料和工艺提出了更高的要求,以玻纤板为代表的纤维增强复合材料具备跟金属相当的比强度和比模量,成为轻薄、高强度手机后盖材质的热门选择。


 小米MIX Fold 4黑色、白色和龙胆蓝配色均采用超薄玻纤工艺,轻巧且坚固,比传统玻璃薄30%以上


据CINNO Research数据,Q3'25国内市场智能手机复材后盖渗透率已达15%,跻身主流后盖材料行列。那这些复合材料后盖中,除玻纤板外,还有哪些纤维增强复合材料呢?


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PBO纤维


PBO纤维,是聚对苯撑苯并二噁唑纤维的简称,具备超高强度、超高模量、耐高温和高环境稳定性等特点,综合性能是有机纤维之最。


在性能方面,PBO纤维的拉伸强度和模量是对位芳纶的两倍,耐热性高出100℃,极限氧指数(LOI)达68%,分解温度高达650℃,而且它是一种高强度的不燃纤维,密度仅为1.54-1.56g/cm³,比碳纤维和玻璃纤维更轻。这些特性使得PBO纤维在军工、航空、安全防护、电子电气、交通运输、建筑材料、体育器材和高温过滤等多个高端领域有重要应用。

在消费电子领域,PBO纤维不仅具备优异的介电性能(透波率超过98%),还有出色的力学性能、抗冲击性和阻燃特性。作为手机等电子设备的结构材料,PBO纤维能够在不干扰通信信号的前提下,实现设备设计的超薄和轻量化,是消费电子产品超轻超薄设计的理想新材料,已应用于荣耀、华为高端折叠屏手机上。


 PBO纤维应用于绒黑色版本荣耀Magic V3手机后盖


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UPE纤维


UPE纤维,即超高分子量聚乙烯纤维(Ultra-High Molecular Weight Polyethylene),具有超轻、高比强度、高比模量、优越的能量吸收性、较好的耐磨、耐腐蚀、耐光等多重优异性能,与碳纤维和芳纶纤维一起并称为三大高性能纤维,是目前已工业化纤维材料中比强度和防弹性能最高的纤维,广泛应用于航空航天、安全防护、海洋工程、体育器材以及电力通讯等领域。


2024年3月, vivo X Fold3正式发布,轻至 219g,后盖采用 UPE 纤维(超高分子量聚乙烯纤维) + 云纤(玻璃纤维)材质,将UPE 纤维复合热压到玻纤背板中,重量减轻的同时,抗冲击能力相比上代提升至 15 倍,达到军工级抗冲击能力。

 vivo X Fold3


3

陶瓷纤维


陶瓷纤维的原材料包括氧化铝、碳化硅、氧化硅及其他耐高温的氧化物材料。陶瓷纤维的制备工艺包括熔融法、溶胶-凝胶法、有机无机先驱体转化法常见的陶瓷纤维产品有氧化铝纤维碳化硅(SiC)纤维、氮化硅 (Si3N4)纤维、氮化硼 (BN) 纤维、氧化锆纤维等。


陶瓷纤维具备质量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点,非常适合于高温和恶劣的工作环境。


在手机盖板领域,小米 MIX Fold 3/4后盖采用的龙鳞纤维,是由陶瓷纤维和芳纶纤维复合而成的三维超高抗冲击材料,具有高韧性、高强度、抗冲击和抗穿刺等优点,强度较玻璃提升36倍。龙鳞纤维的应用使得机身材料强度得到了突破,同时实现轻量化。


 小米 MIX Fold 3 龙鳞纤维


此外,三星Galaxy Z TriFold的背板采用陶瓷-玻璃纤维增强聚合物打造,在实现纤薄机身设计的同时,抗裂性更强。


▲ 三星Galaxy Z TriFold


4

芳纶纤维


芳纶纤维(Aramid fiber)全称芳香族聚酰胺纤维,是由酰胺键连接芳香环构成的线型高分子聚合物经纺丝制成的特种材料,其分子链的刚性结构与高度取向特性赋予了其远超传统纤维的核心性能,尤其对位芳纶的强度可达同等质量钢材的5倍,重量却仅为钢材的1/5,被誉为“合成钢丝”“防弹纤维”,是全球三大高性能纤维之一,广泛应用于国防军工、航空航天、新能源、赛车等专业领域,如阿波罗16号登月服、美国总统座驾的轮胎、F1赛车队及各种防弹产品上。


在手机盖板领域,芳纶纤维早在2018年便应用于夏普Aquos zero智能手机背板,材料为帝人对位芳纶纤维Technora black。而2022年发布的iQOO 9 Pro赛道版则采用了杜邦™ 凯芙拉® 纤维,打造出轻质高强芳纶纤维3D后盖。


▲ iQOO 9 Pro赛道版


iQOO 9 Pro赛道版选用超细600D芳纶纤维精密编织纹理,通过特殊热固性树脂预浸、三层叠层热压、真空高温硫化来塑造3D弧面造型,再经激光雕刻切割及微包边处理,耗时155个小时共89道工序打造,表面历经「七涂七烤两磨」共十六道核心喷涂工艺,制得一片重量仅12.34g,足够轻薄美观、足够坚固的芳纶纤维3D 后盖。 


其抗冲击性能相比同等重量的素皮和同等厚度的玻璃分别提升4.8倍和9倍,为电池和整机带来安心防护。同时,相比碳纤维和金属材质,对手机信号不会造成强屏蔽和干扰。


除了上述几种材料外,手机盖板用纤维增强复合材料还有哪些?欢迎加群探讨。

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作者 li, hailan