智能手机防水材料有哪些?硅橡胶、纳米镀膜 、ePTFE膜的作用介绍

2021-09-07 17:06:45
来源:中国化工报

如今,智能手机已经成为很多人生活中的一部分,在使用过程中,不小心掉水里导致手机无法使用,也是很多人都体验过的心头痛。如今,随着手机使用环境的多元化,智能手机也开始具备防水功能。

要达到高等级的防水要求,手机的不同部位就需要有不同的处理方法。多样的防水手段,也使得我们的手机更加安全了。

硅橡胶 手机进水的第一道防线

智能手机的充电口、耳机孔、侧键、卡托、Micro-USB接口、针孔等地方,可以说是手机掉到水里时最容易进水的位置。作为水“入侵”手机的第一选择点,工程师在这些位置添加了与机壳紧密结合的硅胶圈、硅胶垫,来作为手机外壳不渗水的基础手段。

硅胶是以从石英中获得的硅元素为基础,并由硅原子黏附诸如甲基乙烯基等侧链而形成的饱和非极性橡胶。相比其他类型的橡胶,硅橡胶具有弹性优良、压缩率高、耐热耐寒耐化学溶剂、耐氧化、电绝缘、易散热等优点。硅橡胶分子中不同的侧链会使硅橡胶具有不同的特性,其中,甲基乙烯基硅橡胶是应用较多的一种。

近几年来,越来越多的智能手机上开始使用液态硅胶。液态硅胶具有优异的电气绝缘性能、耐老化性能、热稳定性、机械强度和弹性,成型快速方便,反应无副产物、无毒无味,使用温度范围较宽,且安全卫生、产品可延伸性强,可被制成不同形态。

传统手机防水通常是用涂胶粘接、超声焊接等方式,实现防水的功能,这种方法因为需要手工操作,其装配的精度、稳定性都无法保证,防水效果普遍较差。智能手机对外观要求高,其防水硅胶结构件需要体积更小、精密度更高,并且要与金属嵌件或塑料紧密结合,才能实现可靠的防水效果。

而液态硅胶既能粘接树脂材料,又可从金属模具上脱模,这种选择性粘接性能,使其能与金属、塑胶、玻璃等材质通过二次成型方式形成防水构件。由于液体硅橡胶是通过氢化甲硅烷基化反应进行固化的,可以在比较低的温度下成型,不需要二次硫化,这也使其具有快速固化、成型周期短的优点。

液体硅胶多通过注射成型的方式使手机达到防水效果,比如在电池壳背面注射成型液态硅胶密封电池仓,这样即使是在多次拆卸的情况下,也能提供足够的防水性能,防水结构简化,整体结构更为紧凑。

纳米镀膜 电路板的保护伞

如果说硅橡胶防水是手机的第一道防线,那么电路板防水就是最后一道防线。在电路板上,工程师们则采用超疏水功能性纳米镀膜,来达到防水的效果。

超疏水功能性纳米镀膜具有荷叶效应,由于表面张力的作用,落到涂层表面上的水会变为水珠,不会破坏手机内部元件。这样一来,即使是打开SIM卡防尘盖直接向内部灌水,手机甩干之后依旧可以正常开机,防水效果可谓是相当强悍。

从事手机新材料研究的P2i公司首席运营官及亚洲区总裁黄茂原介绍说,纳米镀膜是将电路板放入真空的低压环境,随后在整个手机的表面进行等离子工艺活化,当表面被激活之后,再把氟化物以气体的方式灌入,这样就会在电路板内外形成一层薄膜。由于这层薄膜只有头发丝千分之一的厚度,所以它可以通过缝隙进到手机内部,产生一定的覆盖和保护。

黄茂原表示,这种薄膜完全不会影响电路板的导通性或元件的性能,也不影响散热,不会对电波产生干扰,可达到IPX7防水等级。也就是说,就算手机在1米深的水下放30分钟,电路板也不会进水。水一旦与纳米镀膜接触,液体就会凝结成水珠滚落,材料外观保持不变,因而具有极佳的防油防水性能。

此外,纳米镀膜可以根据不同用途采用不同等级的设计保护,有的只需要预防意外水溅和泼洒,而有的则需要应对比如暴雨、高侵蚀性的汗水或意外落水,面对雾霾和沙尘暴,纳米镀膜也能提供很妥善的保护。不少“三防”手机的设计里就有纳米镀膜的功劳。

ePTFE膜 防水透声

在手机的麦克风和听筒部分,需要进行特殊的声学防水,因为这两个位置需要传导声音,所以必须保证在防水的同时,还能允许空气分子通过,达到导声的效果,同时还要保证部分散热功能。普通的橡胶就无法胜任了。

目前,一些品牌手机在麦克风、底部扬声器开孔和扬声器之间采用了防水透气透声的ePTFE (膨体聚四氟乙烯) 微孔膜,可以在实现IP67/68级别的防水效果同时,让麦克风和听筒的声学表现依旧卓越。

如果单纯防浸水可用聚氨酯、硅胶或PEEK等无孔膜覆盖孔隙,就能满足防止灰尘和液体浸入,但是这些材料无法呼吸,随着温度或高度变化,声学器件柔性表面上的压力会增加,这种压力会造成声学器件的音质和性能显著降低。

聚四氟乙烯(PTFE)本身就具备优异的耐化学腐蚀性能、耐老化性能、绝缘性和阻燃性。而PTFE经双向拉伸工艺制成的ePTFE,其结构中有0.1~1.5微米级别的孔道,孔隙率高达82%,能够有效阻挡液态水和固体粉尘的穿过,具有优异的防水防尘功能,同时还能保证空气和水蒸汽分子顺利通过,具有良好的透气功能。

东莞南波源电子科技有限公司高级工程师冀晋营介绍,目前的手机扬声器只能播放500赫兹以上的音乐信号,语音范围在300~3400赫兹之间。ePTFE膜可以保证声音还原范围在这个频域内,在防止进水同时,确保声波透射性与一致性不受影响。

PI薄膜 提高OLED显示屏寿命

OLED屏幕(有机发光二极管)凭借更加轻薄、高对比度、柔性可弯曲、广视角范围等优势,成为智能手机的应用趋势,手机不仅可以做到全面屏,可以将手机进行折叠。据业内人士预测,明年,30%的手机将使用OLED屏。

但是,手机屏幕本就是手机最容易与水接触的部件,而OLED有机材料对水和氧气都很敏感,遇水或遇氧容易发生反应而失效。因此,OLED封装材料需要具有良好的阻隔性能。

在这种情况下,聚酰亚胺(PI)薄膜就能大显身手了。PI薄膜耐腐蚀、耐高温,并且具备极好的绝缘性。目前,OLED基板和盖板对水、氧的阻隔,就是在柔性基板材料——耐高温PI的表面,通过磁控溅射法,溅射透明氧化铟锡(ITO),形成水汽阻隔膜,达到保护OLED的效果。而折叠屏手机屏幕之所以能够折叠,也是因为OLED基材使用了PI薄膜的原因。

关键词: 硅橡胶 防水材料 手机 纳米镀膜 ePTFE膜

[责任编辑:]

为您推荐

时评

内容举报联系邮箱:99 25 83 5@qq.com

豫ICP备2020035338号-6 营业执照公示信息

Copyright © 2010-2020  看点时报 版权所有,未经许可不得转载使用,违者必究。