當(dāng)你首次拿到Carbon Mobile GmbH公司（德國(guó)柏林）的Carbon I MK II（Mark Two）智能手機(jī)時(shí)，有三件事是顯而易見(jiàn)的：它很輕（125克，而普通智能手機(jī)為182克），很?。?.3毫米，而普通智能手機(jī)為8.3毫米），背面采用可見(jiàn)的編織碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。為什么一個(gè)由計(jì)算機(jī)工程師變成企業(yè)家的人會(huì)在手機(jī)上采用創(chuàng)新的復(fù)合材料技術(shù)？

Carbon Mobile創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Firas Khalifeh回憶道：“我們想要的是一種有形的東西，當(dāng)你一把握住它，就能真正看到并感受到它的不同。此外，從技術(shù)角度來(lái)看，制造智能手機(jī)是有史以來(lái)最復(fù)雜的消費(fèi)產(chǎn)品之一。它具有高密度的組件和傳感器，其設(shè)計(jì)公差極為嚴(yán)格，必須盡可能可靠，且能夠在各種條件下每天使用數(shù)小時(shí)，并能持續(xù)數(shù)年。我們認(rèn)為，如果我們能夠制造出一款改變游戲規(guī)則的智能手機(jī)，我們幾乎可以做任何事情——無(wú)論是平板電腦、AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）、手表還是耳機(jī)。”

Carbon Mobile的成就不僅僅在于推出了一款風(fēng)格巧妙的碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（CFRTP）機(jī)身智能手機(jī)，該智能手機(jī)采用安卓操作系統(tǒng)，為輕薄度設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)。有了這款手機(jī)，該公司實(shí)現(xiàn)了幾個(gè)里程碑：它解決了碳纖維阻擋射頻信號(hào)的長(zhǎng)期問(wèn)題；它還開發(fā)了各向同性接地和靜電放電（ESD）解決方案；它還開創(chuàng)了使智能手機(jī)更環(huán)保、更人性化的方法。

CFRTP的強(qiáng)度和剛度與巧妙的設(shè)計(jì)相結(jié)合，該設(shè)計(jì)將所有功能組件封裝在位于智能手機(jī)背面的單體/外殼上，并通過(guò)直接將化學(xué)強(qiáng)化玻璃屏幕粘合在其上來(lái)封閉正面。這使該公司能夠消除此類設(shè)備典型的內(nèi)部金屬框架和外部塑料蓋，減少質(zhì)量、包裝空間和最終產(chǎn)品中使用的材料，更不用說(shuō)消費(fèi)者經(jīng)常添加的額外保護(hù)殼。

同樣的架構(gòu)也使得拆解和回收?qǐng)?bào)廢（EOL）手機(jī)及其結(jié)構(gòu)件變得更加容易。CFRTP不僅提供了外部美觀，并形成了設(shè)備的保護(hù)結(jié)構(gòu)外殼，而且作為各向同性接地板發(fā)揮作用且散熱，這是正常設(shè)備功能的關(guān)鍵特性。

后期變化

不足為奇的是，考慮到其創(chuàng)新性，這款手機(jī)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵方面是找到合適的材料和工藝來(lái)生產(chǎn)它。起初，該公司使用碳纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸料。早期的挑戰(zhàn)是在他們考慮的材料上找到必要的電氣和射頻數(shù)據(jù)，然而，他們面臨的最大挑戰(zhàn)是在2020年初推出第一款產(chǎn)品。

Khalifeh介紹“當(dāng)我們接近商業(yè)化時(shí)，熱固性碳纖維復(fù)合材料幾乎在一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)上毀掉了我們的公司，疫情大流行的早期，所有的封鎖和后續(xù)的供應(yīng)鏈問(wèn)題都出現(xiàn)了。我們就是無(wú)法獲得材料。雖然我們知道最終我們會(huì)從熱固性材料轉(zhuǎn)移到熱塑性材料，但疫情給了我們時(shí)間重新思考我們的選擇?！?br>

自此，團(tuán)隊(duì)開始尋找汽車級(jí)CFRTP材料供應(yīng)商，并找到了Lanxess AG（朗盛，德國(guó)科?。?。不久，朗盛公司的Tepex連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性聚氨酯（TPU）有機(jī)板（具有3K/3K/1K斜紋組織的碳纖維織物層）被指定用于硬殼式機(jī)身的背面。這是壓縮成型的，然后使用短纖維/聚酰胺6（PA6）復(fù)合材料單獨(dú)反向注塑成型，形成玻璃面粘合的側(cè)面，并添加額外的幾何形狀，用于包裝天線，這是Carbon Mobile實(shí)現(xiàn)透射率的方法的一部分。

事實(shí)證明，調(diào)試一個(gè)模具來(lái)生產(chǎn)幾何簡(jiǎn)單的背板和幾何復(fù)雜的側(cè)件比建造兩個(gè)單獨(dú)的模具要昂貴得多。另一個(gè)挑戰(zhàn)是，為了在整個(gè)設(shè)備上保持一致的6.3毫米厚度，團(tuán)隊(duì)不能用側(cè)面板二次成型背板，因?yàn)檫@會(huì)產(chǎn)生超出其厚度目標(biāo)的突出部分，并使安裝玻璃面更加困難。這也使得研究人員決定先預(yù)成型有機(jī)板坯料，然后使用短玻璃/尼龍6反向注塑幾何形狀。對(duì)于其下一代手機(jī)，Carbon Mobile正在努力通過(guò)混合成型工藝實(shí)現(xiàn)更薄的橫截面，這也將更快。

用最初指定的熱固性材料/工藝制作每個(gè)外殼需要三個(gè)小時(shí)。Carbon Mobile的當(dāng)前熱塑性塑料循環(huán)時(shí)間為3分鐘；該公司的目標(biāo)是通過(guò)提高自動(dòng)化程度和混合（壓縮/注射）成型工藝，而不是目前的兩步/兩機(jī)工藝，實(shí)現(xiàn)一分鐘的周期。

透射率

從技術(shù)角度來(lái)看，也許Carbon Mobile最具創(chuàng)新性的方面是，該公司已經(jīng)找到了一種使用碳纖維復(fù)合材料外殼的方法，這種外殼既不會(huì)阻擋射頻信號(hào)，也能提供接地和靜電耗散。他們稱這項(xiàng)專利技術(shù)為HyRECM，代表“混合無(wú)線電復(fù)合材料技術(shù)”。

首先，天線是使用多激光直接結(jié)構(gòu)化（LDS）模塊創(chuàng)建的，這些模塊封裝在手機(jī)的頂部和底部，在背面注入的玻璃/尼龍6復(fù)合材料下，其本身是射線可透過(guò)的。其次，該單元的主體使用選擇性印刷在碳纖維復(fù)合材料外殼內(nèi)表面上的導(dǎo)電油墨。這種導(dǎo)電油墨將碳纖維的各向異性導(dǎo)電性（僅在纖維方向上）改變?yōu)楦飨蛲裕ㄔ谒腥齻€(gè)軸上），據(jù)說(shuō)具有將電路板、天線、碳纖維復(fù)合材料主體甚至金屬硬件連接到單個(gè)各向同性接地板和靜電放電解決方案的效果。

更環(huán)保、更清潔

Carbon Mobile非常重視盡量減少對(duì)環(huán)境的影響并參與循環(huán)經(jīng)濟(jì)。“我們的最終目標(biāo)是在更廣泛的背景下實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性，”Khalifeh解釋道?！巴ㄟ^(guò)使用復(fù)合材料來(lái)降低材料使用量，并使報(bào)廢手機(jī)更容易拆卸以回收組件，我們可以幫助減少每年產(chǎn)生的59噸電子垃圾。再加上在回收過(guò)程中回收的壽命更長(zhǎng)、價(jià)值更高的材料，我們的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備體現(xiàn)的能量更少，碳足跡更低?！?br>

2022年期間，Carbon Mobile的一個(gè)主要重點(diǎn)將是應(yīng)對(duì)希望許可HyRECM技術(shù)的其他設(shè)備和電動(dòng)汽車（EV）制造商。該公司還計(jì)劃推出MK III（Mark Three）模型，該模型將采用生物基聚合物-聚乳酸（PLA）和聚酰胺11（PA11），以及在背面注塑化合物中回收碳纖維。該團(tuán)隊(duì)還在探索在基體中使用石墨烯來(lái)提高Z軸熱耗散值。