美国当地时间9月9日上午10点,苹果公司新品发布会推出的iPhone 17系列,
这次发布的新机包括四款机型:iPhone 17、iPhone 17 Pro、iPhone 17 Pro Max以及全新系列iPhone Air。
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当苹果 CEO 在 iPhone 17 发布会上展示其卓越性能时,镜头未曾捕捉到的是手机内部一场高分子材料的精密协作。
这些看似普通的塑料,实则是支撑旗舰体验的隐形英雄。让我们通过图文解析,剖析揭开这些材料的神秘面纱。
iPhone 17 内部材料分布 3D 透视效果图,位置标注或有偏差
上图标注位置或有偏差,此文着重分析内部使用材料;iPhone 17系列使用了多种高性能塑料和高分子材料,每种材料都因其独特的性能被应用于特定的零部件上。
下面这个表格汇总了主要的塑料类型及其应用部位,方便你快速了解:
材料名称 | 主要应用零部件 | 材料特性简介 |
---|---|---|
聚醚醚酮 (PEEK) | 扬声器音圈骨架、听筒振动支撑结构 | 耐高温、高机械强度、电绝缘性好、耐化学腐蚀 |
聚乙烯 (PE) | 电池隔膜(常与PP复合) | 独特的微孔结构、热闭孔效应(130-140℃时闭合,增强安全性) |
聚偏氟乙烯 (PVDF) | 电极粘结剂(正极和负极) | 高粘结强度、耐电解液腐蚀、能提升电解液浸润性 |
液晶聚合物 (LCP) | 毫米波天线基材与封装层 | 介电常数稳定、介电损耗极低、耐高温、尺寸稳定性好 |
聚酰亚胺 (PI) | Sub-6GHz柔性天线、主板绝缘层、柔性电路板基材 | 柔韧性好、高绝缘性、介电性能稳定、耐击穿 |
环氧模塑料 (EMC) | 芯片封装(如A系列芯片) | 高强度、高耐热性、低吸湿性、导热性较好 |
有机硅胶 | 接口密封(如充电口)、摄像头减震层、导热硅胶片 | 弹性好、耐高低温、耐老化、密封性和缓冲性好(导热硅胶还具有较好导热性) |
回收聚酯纤维 (rPET) | TechWoven手机壳 | 环保(含回收成分)、织物纹理、防滑、耐磨 |
生物基聚碳酸酯和回收海洋塑料 | 合成纤维保护壳 | 环保(含消费后再生成分)、哑光织物纹理、防滑、耐刮擦 |
手机扬声器和听筒的性能直接影响通话与影音体验。普通塑料在音圈产生的高温和振膜高频振动下易软化变形,导致音质失真。
而聚醚醚酮(PEEK)材料的应用彻底解决了这一难题。
PEEK 材料分子结构电镜图,红色箭头标注耐高温共价键结构
PEEK 具有突出的耐高温特性,长期使用温度可达 250℃,短期耐温甚至突破 300℃。
其分子链中的刚性苯环结构形成稳定骨架,即使在扬声器振膜每秒数千次的高频振动下,仍能保持结构稳定。
测试数据显示,PEEK 材料可承受百万次以上振动循环而不疲劳断裂,大幅延长声学部件寿命。
PEEK 与普通塑料振动疲劳对比测试图表
此外,PEEK 的电绝缘性能(体积电阻率>10¹⁶Ω・cm)与耐化学腐蚀性,使其在靠近芯片、主板等电子元件的区域仍能安全使用,避免因电磁干扰或电解液侵蚀影响性能。
手机电池的安全性与效率离不开高分子材料的精妙设计。锂离子电池的隔膜是防止正负极直接接触短路的关键,聚乙烯(PE)因独特的微孔结构与热闭孔特性成为理想选择。
PE 隔膜双层示意图:上图为正常状态下的微孔通道/下图为高温闭孔后的状态
PE 隔膜通过 "熔融拉伸法" 制备,形成孔径均匀(0.1-0.5μm)、孔隙率达 40%-50% 的微孔通道。
这种结构既能让锂离子快速迁移(离子电导率>10⁻³S/cm),又能阻挡电子传导,避免短路风险。
更关键的是,当电池温度升至 130-140℃时,PE 隔膜的微孔会迅速闭合,切断锂离子传输路径,实现 "自断电",从源头阻止热失控。
PP-PE-PP 三层隔膜剖面图
在 iPhone 电池中,PE 常与聚丙烯(PP)复合形成 "PP-PE-PP" 三层隔膜。
这种结构进一步提升了耐高温性与机械强度,确保电池在挤压、低温(-20℃)等极端场景下仍能稳定工作。
电池电极中使用的聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂,则以极强的粘结强度和化学稳定性,保障了电极结构的稳定与离子的高效扩散。
5G 时代的多频段信号传输对材料性能提出了严苛要求。iPhone 17 的毫米波天线采用液晶聚合物(LCP),其介电常数稳定(Dk=2.9-3.1),介电损耗极低(Df<0.002),能大幅减少信号传输中的衰减。
LCP 与传统材料信号传输对比图,左为 FR-4 树脂信号衰减波形,右为 LCP 材料低损耗波形
LCP 分子呈有序排列,高频下信号损耗远低于传统的 FR-4 树脂(Df≈0.02),毫米波传输效率可达 90% 以上。
同时,LCP 具有优异的耐高温性(热变形温度>300℃)与尺寸稳定性(线膨胀系数<10ppm/℃),在天线与芯片的焊接工艺(回流焊温度 260℃)中不会因温度变化出现变形。
LCP 材料分子排列示意图,有序结构如何减少信号损耗
聚酰亚胺(PI)则在柔性天线和电子元件绝缘层中发挥重要作用。其介电性能稳定(Dk=3.0-3.5,Df=0.008-0.012),耐击穿电压高达 30-40kV/mm,为 iPhone 主板提供可靠的绝缘保护。
iPhone 17 的 A19 Pro 芯片采用环氧模塑料(EMC)封装,这种材料以环氧树脂为基体,混合二氧化硅填料与阻燃剂制成,能有效隔绝潮气、灰尘与机械冲击。
EMC 封装芯片剖面图,标注环氧树脂基体、二氧化硅填料和阻燃剂分布
EMC 具有高强度(弯曲强度>120MPa)、高耐热性(玻璃化转变温度>150℃)与低吸湿性(吸水率<0.2%)。
其导热系数可达 0.8-1.2W/(m・K),能辅助芯片散热,避免因高温导致性能降频。
在手机的充电接口、摄像头模组与主板的连接处,有机硅胶以优异的弹性(邵氏硬度 30-60A)和耐高低温性(-60℃至 200℃)提供可靠密封与缓冲。
导热硅胶片散热路径热成像图
导热硅胶片作为一种有机硅胶制品,常用于芯片与金属中框之间,其导热系数可达 3-5W/(m・K),能快速将芯片产生的热量传导至中框散热,有效解决 iPhone 的发热问题。