陶瓷材料在手机外观配件设计中的应用研究

摘 要：陶瓷材料既古老又年轻，在现代电子产品中的多个类目里被尝试着应用，特别是现代科技集成度很高的产品，如手机、手表等。本文通过对陶瓷材料的特性分析，尝试探求陶瓷材料在目前手机设计中的应用，以及其艺术特性、条件限制及可行性。以微晶锆陶瓷为代表的纳米陶瓷将开拓手机外观配件材料选择的空间，得出陶瓷材料在手机外观设计中将被广泛应用的结论。

关键词：陶瓷材料；微晶锆；手机外观设计；材料应用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.254

手机作为一款年轻的电子产品，在当今人们的生活中以成为了一件“必需品”。这件尺寸不及手掌大小的小物件集成了众多复杂的电子元器件，形态、尺寸、材质各异的配件和丰富多彩的软件。说起手机外观配件，那一直以来都是塑料和金属材料的天下，随着技术水平的发展，陶瓷作为一种历史悠久却又不断刷新人们认识的材料在手机外观配件中被越来越多的尝试着运用。在2012年韩国手机厂商泛泰推出了世界首款陶瓷材质机身的智能手机Vega Racer 2，由此引起了人们对使用陶瓷材料制作手机外观配件的可能性的关注。

在国内市场，陶瓷材料真正被使用在手机外观配件中是2014年年底手机厂商酷派的ivviS6手机，该手机采用了陶瓷腕表的设计工艺，实现了陶瓷、金属和塑料材质的组合运用。基于陶瓷材料良好的可塑性特点，可根据用户的要求在陶瓷表面雕刻实现图案定制。这款手机多种材质的组合为用户塑造出一种更为新颖的视觉及使用体验。近期，小米品牌的概念手机Mix更是进一步将陶瓷材料应用到手机外观的设计之中（如图1）。此次，陶瓷材料不再仅仅用来制作手机后盖，在手机中框和按键的设计上也采用了陶瓷材料，这使得全陶瓷手机的概念更为明显了。

1 陶瓷材料的工业特性

陶瓷材料在人们的普遍认识里有着耐久、光润、易碎等印象，脑海中还保留着手工、拉坯、烧制等制成上的理解。随着现代科技的不断进步，陶瓷的质量也在逐步的提高，对陶瓷材料的科学分析也有了系统的研究。经历了陶器――瓷器――纳米陶瓷的发展，陶瓷材料的用途愈加广泛，但多数用途还是注目于这一材料本身的特性。

陶瓷材料尤其是瓷有着质地坚硬、结构细密、耐高温、电绝缘、色泽温润、较好的艺术表现性及可塑性强的特性。根据用途的不同，应用于手机外观配件中的陶瓷材料在现阶段以微晶锆陶瓷为主。微晶锆是一种新型的陶瓷材料，具备耐磨、耐腐蚀、耐撞击、高强度、高韧性、热稳定性好等诸多优良特性 。随着制备工艺的提高，微晶锆材料在诸多知名品牌推出的首饰、手表及手机等产品上得到应用。与手机外壳常用的塑料、金属材质相比，微晶锆陶瓷有着硬度高、导热率高、更小的电磁屏蔽、生物相容性好、视觉效果好等优点。这些特征对于智能手机尤其是高端智能手机功能的发展有着很好的辅助作用，对于实现一定的功能或产生特定的视觉效果都有着相对的优势，这使得陶瓷材料在未来智能设备上的应用前景较为广阔。

2 手机外观配件材料选择的影响因素

手机外观由诸多的配件组成，如机身、后盖、边框、面板、天线、摄像头、扬声器和按键等，其中对手机外观效果影响最大便是手机的前后面板。智能手机的普及使手机的外观设计走上了同一化的路线，手机外观基本统一为一块矩形的板状物体。在其上包含有显示面板、听筒、扬声器孔、摄像头及为数不多的实体按键等，旗舰手机则往往包含有指纹识别、闪光灯、感应器等其它辅助配件。

2.1 功能影响外观配件的设计

在手机外观配件的设计中，功能因素是首先被考虑的。正如形式追随于功能，前面板须为透明材质，不影响液晶屏的正常显示，在熄屏后所表现出来的除边框外则是液晶屏固有的深色；传统的听筒是需要有通气孔来帮助声音扩散的，而概念手机运用的骨传导技术听筒则无需在机身开设听筒孔；实体的按键是要有一定的凸出等等。

功能因素在一定程度上限制了相对应部件在材料上的选择，如在手机前面板显示部位往往采用透明度好、硬度高的玻璃材质。为了体现整体与统一，大多手机将整个前面板都采用统一的黑色玻璃材质，其他材质如金属、陶瓷材质在这里被采用较少。而较易磨损的部位如边框、后盖及案件部分，金属及陶瓷材料即可满足耐磨损的要求。

2.2 产品定位影响外观配件的设计

产品的定位对手机外观配件的设计有着直接的影响。定位面向普通消费者的手机如现今市场上的千元机、百元机则是以突出性价比为商品卖点的，它们在设计时则要把尽可能多的预算资金用于产品硬件的提高上面，对于外观配件的材质则往往选择塑料这种更为价廉普通的材料。

定位高的手机如旗舰机、概念机型在外观配件的设计上有着较高的要求，各手机厂商也在极力这最求着设计上的差异性，以突出自己产品的优势。在材|的选择上则是尽可能的使用金属、皮革、玻璃等材料，减少塑料配件的出现以消除塑料带给人的廉价感。如手机厂商Vertu的Signature系列手机便以稀有的材质与金属机身搭配出卓越非凡的感官效果作为产品的卖点，其中命名为“黑与白”的这款手机则采用了抛光白色陶瓷来装饰听枕、背枕和电池盖板，显示表面采用抛光白色蓝宝石材质，搭配以黑色皮革、抛光与哑光黑色PVD不锈钢等材质塑造出庄重典雅的高端手机形象。

2.3 流行因素影响外观配件的设计

在产品市场，总会有某个品牌的产品成为市场的引领者，引领着一段时期的流行趋势及大众审美。在手机外观方面也不例外，如近年来苹果品牌在手机外观上的设计成为人们审美追求的趋势和众品牌竞相追逐模仿的对象。苹果手机不仅在硬件及系统上进行升级优化，还在手机外观材料的选择上努力去革新及尝试，无论是不锈钢还是阳极氧化铝，或者是由塑料到玻璃到金属，苹果手机的材质及色彩被业界广泛的追捧，被诸多厂商竞相模仿使用，手机的流行趋势在一定程度上是在追随着行业里领先的品牌的脚步来发展的。

3 陶瓷材料应用中存在的问题

3.1 陶瓷材料的成本

目前陶瓷材料并不稀缺，一般陶瓷制品的价格还是较为亲民的。但对于手机这种体积小，制作精密性要求高的产品来说，对于陶瓷材质配件的制作技术要求较高，生产误差甚至要小到微米级别。这就增加了厂商的技术成本，能够提供这一技术服务的厂家也是少之又少，甚至相关技术是属于垄断性质的。这对陶瓷材质手机的性价比因素来说并非是一个好消息。

陶瓷配件的制作过程离不开高温烧制这一程序，像微晶锆陶瓷在制作的过程中需要经历粉体制备、模压、烧结成型等约16道工序（如图2），其中多项工序如热压烧结、抛光等程序生产率低且成本高，如此以来陶瓷材质的成本相对其他材质变高出了很多，一块手机陶瓷后盖的成本便有数百元，如此高昂的成本使得其仅在高端一些的旗舰手机中被应用。

3.2 陶瓷材料本身特性的影响

对于陶瓷手机，社会的质疑之声也是很强烈的。据中关村在线网站分析，采用陶瓷作为机身材质的手机虽然多为各大品牌的旗舰手机，但市场反应却并不乐观。究其原因，由生产成本较高导致的过高的定价是其中的一条原因，人们对陶瓷的认识及陶瓷材质本身的不足也是该类手机叫好不叫座的主要原因之一。

陶瓷材料有着较好的质感和耐磨性，但其韧度较低，如果发生弹性变化那么接下来要发生的恐怕是破碎或者断裂了。这一问题对于设计的非常薄的智能手机后盖来说显得尤为严重，任何的磕碰对它来说都是有着致命危险的。而纳米陶瓷材料微晶锆的莫氏硬度可达到8以上，相对普通陶瓷材质，它的韧性也有了极大的提高，抗弯强度高，这使得陶瓷手机在使用的过程中抗摔能力得到了一定的保障。

陶瓷材质的机身光洁亮丽，特别是白瓷那种温润如玉的清透给人的感觉是美妙的，但光洁的陶瓷表面的耐脏性也成为了设计师头疼的一个问题。如果不佩戴手机保护壳，那么陶瓷表面将会布满泛着油光的指纹等污物，但佩戴保护壳则失去了设计陶瓷材质外壳的意义。在这个问题上各厂商也是智者见智，如酷派ivviS6手机的陶瓷后盖采用了视觉掩饰的方式，在釉面之下附有网格状的暗纹，既能够突出手机的质感，又能在一定程度上掩饰后盖表面上附着的指纹。

3.3 陶瓷材料的可持续问题

陶瓷材料是一种稳定性较强的材料，在烧制的过程中，其物理和化学性质已然发生了改变。这种变化使得陶瓷成品被作为原料回收的可能性不大，陶瓷碎片一般被作为垃圾处理，即便是回收后也多用来制作建筑材料。塑料、金属材质在回收后依然可以熔融成为原材料，当下陶瓷材料在这一方面依然未有显著的突破。陶瓷材料因其化学稳定性良好，相比塑料而言是一N较为环保的材料，其废弃物经过粉碎再加工可在建筑材料行业被妥善运用，即使是通过填埋处理对环境的影响亦相对较小。

4 结语

手机的发展在很大程度上改善了人们的通信生活，在手机功能的不断丰富和提升下，手机外观配件也随之进行着显著的变化。人们在追求新颖设计的同时也在不断尝试着新材料的运用，陶瓷这一古老而又充满活力的材料再一次作为高端的代表进入了手机外观设计领域，以微晶锆陶瓷为代表的纳米陶瓷材料为手机外观配件材料的选择带来了新的尝试，设计师对它的妥善运用势必会带来饰以陶瓷配件的手机设计新风潮。

参考文献：

[1]朱海.先进陶瓷成型及加工技术[M].化学工业出版社，2016，02（01）.

[2]肖汉宁，彭文琴.微晶陶瓷的制备技术、性能及用途[J].中国陶瓷，2000（10）.

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[4]任小雨.智能手机陶瓷背板市场将达116亿元近2亿元资金布局6只龙头股[J].证券日报，2016（09）.

[5]任永国，刘自强等.氧化锆材料种类及应用[J].中国陶瓷，2008（04）.

作者简介：于程杨（1990-），男，硕士研究生，教师，主要从事陶瓷艺术与产品创新研究。