1.?纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在性能和比重上的優(yōu)勢分析

復(fù)合材料在消費(fèi)類電子產(chǎn)品中的定位可以根據(jù)楊氏模量及密度兩個(gè)維度來進(jìn)行探討。楊氏模量是應(yīng)力應(yīng)變曲線的斜率，楊氏模量越高，表示材料發(fā)生形變需要的力越大，材料的剛性越好，也意味著在相同強(qiáng)度下材料可以做到更薄；密度影響材料的比重，密度越低，重量就越輕。

目前應(yīng)用在手機(jī)后蓋上的材料主要有四種：板材、玻璃、陶瓷和玻纖。

板材：就是塑料或塑膠，目前在后蓋應(yīng)用中占有7成以上的份額。板材的比重最小，模量最低。用塑料做成的后蓋最輕，但強(qiáng)度不夠高。

玻璃：玻璃較板材高端一些，介于板材和陶瓷之間，密度2.5g/cm3，模量大概為70GPa。

陶瓷：陶瓷較玻璃更高端一些。楊氏模量大概為200+GPa，比板材高出兩個(gè)數(shù)量級(jí)，強(qiáng)度很高，但陶瓷比重也最高。

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料：以Meta 60全系后蓋采用的玻纖復(fù)合材料為例，玻纖楊氏模量和密度介于板材和玻璃之間。常規(guī)玻纖板比重為1.9-2.0g/cm3，模量大概為30GPa；輕質(zhì)玻纖板密度可低至1.4g/cm3，模量大概為20GPa，是聚龍高科未來在消費(fèi)電子領(lǐng)域開發(fā)的重點(diǎn)，符合消費(fèi)類市場對(duì)輕薄結(jié)構(gòu)件的需求。

材料迭代背后的邏輯是熱力學(xué)第二定律：一切孤立體系都是朝著熵增加的方向去發(fā)展。熵表示體系的混亂程度，體系的混亂程度越高，它的熵值越高，復(fù)雜程度越高。聚龍高科目前主要生產(chǎn)板材后蓋，如PMMA+PC，將兩種聚合物通過共混的工藝，可以實(shí)現(xiàn)高于單一材料的性能。為進(jìn)一步提升聚合物性能，聚龍高科將纖維材料與聚合物共混，如PA6+短纖后，模量能實(shí)現(xiàn)大幅度提升，從3Gpa提升到15.8GPa，甚至23GPa；將短纖換成碳纖后，可以提升到55GPa，模量接近金屬材料。

以碳纖復(fù)合材料為例，復(fù)合材料和傳統(tǒng)金屬材料相比，具有以下特性：

（1）質(zhì)輕

常見的輕質(zhì)金屬材料里，鎂合金密度是1.8g/cm3，鋁合金2.7g/cm3，鈦合金4.5g/cm3。纖維增強(qiáng)聚合材料一般密度都在2g/cm3以下，如碳纖增強(qiáng)復(fù)合材料是1.5g/cm3，玻纖是1.4g/cm3，芳綸纖維為1.3g/cm3。

（2）熱膨脹系數(shù)低

熱膨脹系數(shù)是指升高單位溫度，材料的相對(duì)膨脹率。熱膨脹系數(shù)越低說明產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性越好。

（3）高剛性

復(fù)合材料的比強(qiáng)度、比模量超過普通的金屬。

（4）各向異性

纖維在取向方向上有強(qiáng)度和模量的優(yōu)勢，但在垂直方向上會(huì)比較差。一般會(huì)通纖維疊層來彌補(bǔ)這項(xiàng)缺點(diǎn)，比如將纖維制成纖維布，通過縱橫交錯(cuò)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)橫向和縱向的性能一致。

2.?常見纖維原材料與纖維制造工藝

（1）玻璃纖維

玻纖的制造工藝包括噴絲、捻紗、整經(jīng)、織布幾個(gè)步驟：

首先把玻璃加熱熔化，熔化后經(jīng)過特殊的漏板拉成絲，再將絲拉伸、定型、取向，形成玻纖，單根的絲比較脆，需要將幾根絲攪成線或紗，然后將其做成織物，通過橫向縱向的排列形成布。聚龍高科常見的玻纖規(guī)格包括：2116 厚度為0.09 mm；1080厚度大概是0.05mm；7628 厚度?0.175 mm。

（2）玄武巖纖維

玄武巖纖維與玻纖的制造工藝相同，區(qū)別在于原材料。玄武巖是火山噴發(fā)冷卻后形成的，原始形態(tài)是礦石。玄武巖纖維在模量、強(qiáng)度和耐溫性上高于玻纖。

（3）碳化硅纖維

碳化硅纖維是陶瓷纖維的一種，模量最高可以做到400GPa，相當(dāng)于玻纖的10倍。

（4）芳綸纖維

芳綸纖維是工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用比較多的聚合物纖維，與上述3種無機(jī)纖維不同，聚合物纖維需要經(jīng)過聚合形成聚合物，再通過熔融紡絲或溶液紡絲制成絲，再通過織布等工藝制成織物。芳綸纖維的優(yōu)勢在于比重小、模量高、韌性好，芳綸纖維密度為1.4g/cm3，模量與玻纖相當(dāng)或超過玻纖。

總的來說，玻纖的優(yōu)勢是性價(jià)比最高；芳綸纖維在密度或者在模量上面都有優(yōu)勢；碳纖強(qiáng)度、模量最高；玄武巖纖維相對(duì)來說比較綜合。

3.?復(fù)合材料的制備工藝及案例

纖維如何跟樹脂進(jìn)行復(fù)合？聚龍高科有兩個(gè)工藝路線。

（1）預(yù)浸料制造工藝（濕法）

例如將玻纖跟環(huán)氧樹脂復(fù)合，首先需要用溶劑把環(huán)氧樹脂溶解；然后再將玻纖布浸泡到環(huán)氧樹脂里面，類似于浸膠；浸膠之后把溶劑揮發(fā)，形成半成品，叫半固化片；將半固化片進(jìn)行組合疊合，層壓后裁切、檢板形成玻纖板。

（2）預(yù)浸料生產(chǎn)工藝（干法）

例如將熱塑性PC和環(huán)氧樹脂、玻纖復(fù)合。首先將PC 高溫熔融形成流體，相當(dāng)于液體，與玻纖復(fù)合；再將復(fù)合后的玻纖氈與樹脂膜加熱復(fù)合，形成半成品。然后將半成品進(jìn)行模壓，類似于熱壓機(jī)的原理，機(jī)器上面有兩個(gè)熱板，然后做一套模具，把材料放在模具里面，給予一定的壓力、溫度，讓樹脂固化成型。

4.?玻纖的后蓋成型工藝

（1）玻纖A面工藝

（2）玻纖貼皮

（3）玻纖噴涂+3D拓印

（4）OMR工藝，實(shí)質(zhì)上是外裝飾膜貼合工藝原理

（5）3D透明玻纖

目前，聚龍高科可以提供2D、2.5D、 3D 及UNIBODY后蓋工藝，可以從研發(fā)設(shè)計(jì)，到手板制作，到量產(chǎn)全制程服務(wù)終端客戶。

5.?聚龍高科三大核心業(yè)務(wù)與核心競爭力

（1）三大核心業(yè)務(wù)

紋理模具——以PET/PC片材為基材，不同的微、納米槽形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，會(huì)產(chǎn)生不同質(zhì)感、美輪美奐的光學(xué)效果，以提高產(chǎn)品品質(zhì)和用戶體驗(yàn)。

復(fù)合板——使用PC+PMMA復(fù)合板材，配合3D微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在滿足手機(jī)整體質(zhì)感外觀的同時(shí)，解決玻璃機(jī)身易碎問題，極大提高手機(jī)抗摔能力。

3D膜片——適用于消費(fèi)電子產(chǎn)品，如手機(jī)等產(chǎn)品的外觀裝飾，可用于3D玻璃貼合，通過表面的3D微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)表達(dá)絢麗色彩效果。

（2）核心競爭力

紋理設(shè)計(jì)——少數(shù)具備從微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到加工能力的單位；極富經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)；國際最先進(jìn)的顯微光刻系統(tǒng)

工藝創(chuàng)新——具備高壓模具設(shè)計(jì)開發(fā)能力；開模周期：5WDs；模具精度±0.03mm；1出8模具設(shè)計(jì)；卷對(duì)卷的工藝開發(fā)；復(fù)合紋理研發(fā)

材料研究——材料Know-How研究；失效過程材料分析；新材料的開發(fā)與導(dǎo)入；新工藝的開發(fā)；新產(chǎn)品的開發(fā)；

一站式交付——同時(shí)具備3D膜片和復(fù)合板的設(shè)計(jì)制造能力；全制程覆蓋；具備膠印、厚納米PVD等尖端工藝能力；3D膜片L/T：5WDs復(fù)合板L/T：7WDs玻纖板L/T: 7WDS

審核編輯：黃飛