Ngày nay, việc chọn mua điện thoại thông minh không chỉ đơn thuần là vấn đề về bộ xử lý, camera hay pin.Chất liệu vỏ máy cũng ảnh hưởng rất lớn đến trải nghiệm sử dụng. Điện thoại luôn ở bên bạn suốt cả ngày, lúc nào cũng trong tay, trong túi hoặc trên bàn, và cuối cùng nó trở thành một phần phong cách cá nhân của bạn. Đó là lý do tại sao các nhà sản xuất đã lao vào cuộc đua để tạo ra những chiếc điện thoại ngày càng đẹp hơn, bền hơn với lớp hoàn thiện mang lại cảm giác "cao cấp" như quảng cáo rầm rộ. Hãy cùng tìm hiểu về chất liệu nhôm, titan, polymer và kính trong điện thoại của bạn.
Đằng sau vẻ sáng bóng của thủy tinh, cảm giác lạnh lẽo của kim loại, hay độ bám của nhựa, là cả một kiến thức sâu rộng về khoa học vật liệu.Mật độ, độ cứng, khả năng tản nhiệt, nhiễu sóng anten, độ dễ gia công… và tất nhiên là giá cả. Chúng ta sẽ phân tích kỹ lưỡng những ưu điểm và nhược điểm của nhôm, titan, polyme (nhựa/polycarbonate) và thủy tinh làm vật liệu vỏ, không quên cả gốm và thép không gỉ, những vật liệu cũng có vị trí riêng trong phân khúc cao cấp.
Tại sao chất liệu vỏ lại quan trọng đến vậy?
Ngoài yếu tố thẩm mỹ, chất liệu của thân máy ảnh hưởng đến hầu hết mọi khía cạnh.Độ bền, trọng lượng, khả năng tỏa nhiệt, chất lượng kết nối không dây, và thậm chí cả giá thành cuối cùng của thiết bị đều đóng vai trò quan trọng. Cùng một phần cứng nhưng lại cho cảm giác khác nhau tùy thuộc vào chất liệu vỏ bọc (nhựa, nhôm, titan hay kính).
Tính thẩm mỹ và cảm giác cầm nắm là yếu tố quan trọng đối với nhiều người.Kim loại và kính thường được liên tưởng đến điện thoại di động cao cấp vì theo truyền thống, chúng chỉ dành riêng cho những mẫu điện thoại đó. Ngược lại, nhựa lại gắn liền trong nhận thức chung với điện thoại di động giá rẻ, mặc dù thực tế phức tạp hơn nhiều.
Thiết kế nguyên khối bằng kim loại hoặc kính thường đồng nghĩa với việc khó tiếp cận nội thất hơn. (Pin không thể tháo rời, không có nắp thay thế) và thường có khả năng chống nước và bụi tốt hơn. Ngược lại, vỏ nhựa có thể tháo rời cho phép bạn thay pin, sử dụng hai SIM dễ dàng hơn hoặc tùy chỉnh ngoại hình.
Còn một khía cạnh khác mà nhiều người thường bỏ qua: vật lý thuần túy và đơn giản.Các vật liệu như nhôm tản nhiệt rất tốt từ bộ xử lý và pin, trong khi polycarbonate lại là chất cách nhiệt rất kém. Và cũng cần chú ý đến các ăng-ten: kim loại làm suy giảm đáng kể tín hiệu vô tuyến, trong khi nhựa hoặc thủy tinh cho phép chúng truyền qua gần như không bị cản trở.
Tóm lại, chi phí là yếu tố quyết định.Nhôm, titan, gốm sứ hoặc thép không gỉ làm tăng chi phí sản xuất và gia công; nhựa cho phép giá thành phải chăng hơn và linh hoạt hơn về hình dạng, kết cấu và màu sắc. Cuối cùng, mỗi lựa chọn là sự kết hợp giữa kỹ thuật, tiếp thị và ngân sách.
Nhôm và titan: những kim loại ngôi sao của điện thoại di động
Trong nhiều năm qua, nhôm luôn là vật liệu chủ đạo cho khung gầm liền khối trong phân khúc cao cấp.Các thương hiệu như Apple đã sử dụng chất liệu này qua nhiều thế hệ (cho đến iPhone 8 năm 2017 với mặt lưng bằng nhôm), và nhiều nhà sản xuất điện thoại Android cũng coi nó là đồng nghĩa với "hàng cao cấp". Thép được sử dụng ít hơn do trọng lượng nặng, và titan gần đây mới xuất hiện trên thị trường như một lựa chọn siêu cao cấp.
Nhôm là một kim loại nhẹ (mật độ ~2,7 g/cm³), tương đối dễ gia công và là chất dẫn nhiệt rất tốt.Điều này cho phép sản xuất các thân máy mỏng với nhiều lớp hoàn thiện khác nhau (đánh bóng, chải xước, anod hóa nhiều màu) và sử dụng toàn bộ cấu trúc như một bộ tản nhiệt cho nhiệt độ bên trong của điện thoại. Nó cũng có khả năng chống ăn mòn tốt trong điều kiện sử dụng hàng ngày.
Titan thuộc một đẳng cấp hoàn toàn khác khi nói đến khả năng chịu lực cơ học.Các hợp kim như Ti-6Al-4V có độ bền kéo khoảng 900 MPa (so với 500-600 MPa của các hợp kim nhôm dòng 7000 tốt nhất) và mô đun đàn hồi cao hơn nhiều, khiến chúng cứng hơn và ít bị uốn cong hơn. Tuy nhiên, chúng cũng đặc hơn (~4,5 g/cm³), đắt tiền và rất khó gia công.
Khi cầm trên tay, cảm giác mà những kim loại này mang lại được đánh giá rất cao.Cảm giác mát lạnh khi chạm vào, cấu trúc chắc chắn, hơi ọp ẹp và cảm nhận chủ quan về chất lượng vượt trội. Đó là lý do tại sao kim loại và "cao cấp" trở nên đồng nghĩa trong tâm trí nhiều người dùng, ngay cả khi điều đó không phải lúc nào cũng chính xác.
Tuy nhiên, không phải tất cả đều là ưu điểm.Kim loại đóng vai trò như một rào cản đối với các tín hiệu tần số vô tuyến (di động, WiFi, NFC), buộc các nhà sản xuất phải sử dụng các dải nhựa, kính hoặc các khu vực phi kim loại để cho phép ăng-ten hoạt động hiệu quả. Và tất nhiên, việc sử dụng nhôm, thép hoặc titan làm tăng đáng kể chi phí so với khung nhựa.
Nhựa và polyme: những điều bị hiểu lầm lớn.
Những chiếc điện thoại thông minh đời đầu hầu như đều sử dụng nhựa cho vỏ ngoài.Polycarbonate trở thành vật liệu chủ đạo: rẻ, nhẹ, dễ uốn và có khả năng hấp thụ va đập tuyệt vời mà không để lại vết hằn sâu. Theo thời gian, nhựa bị xếp vào các sản phẩm tầm trung và giá rẻ, bị gắn mác "rẻ tiền", mặc dù nó có nhiều ưu điểm về mặt kỹ thuật.
Một chiếc điện thoại di động bằng nhựa được thiết kế tốt có thể rất bền trong quá trình sử dụng hàng ngày.Việc tạo ra những vết lõm sâu và rõ nét như trên kim loại tương đối khó, và nhiều tác động có thể làm phẳng hoặc uốn cong cạnh trên nhôm thì trên polycarbonate lại chỉ đơn giản là hấp thụ lực tác động. Tất nhiên, nếu bạn tác động quá mạnh, bạn có thể làm vỡ vật liệu, nhưng việc để lại những "vết sẹo" lớn và khó coi thì khó hơn nhiều.
Một ưu điểm quan trọng khác của nhựa là khả năng tương thích với truyền thông không dây.Polycarbonate hầu như không làm suy giảm tín hiệu vô tuyến, như đã được chứng minh trong các nghiên cứu về sự lan truyền qua các vật liệu khác nhau. Điều này giúp cải thiện khả năng thu sóng 4G, 5G, WiFi hoặc NFC mà không cần làm phức tạp thiết kế với các băng tần hỗn hợp, cửa sổ hoặc khung.
Hơn nữa, nhựa mở ra cánh cửa cho những thiết kế thực dụng hơn.: Nắp lưng có thể tháo rời, pin có thể tháo rời, khe cắm SIM kép và microSD dễ dàng truy cập mà không cần khay kim loại, vỏ có thể thay đổi để cá nhân hóa điện thoại mà không làm tăng thêm độ dày bằng ốp lưng… Điều mà nhiều người dùng cao cấp đánh giá cao, mặc dù thị trường đang hướng tới các thiết kế kín hoàn toàn.
Ngược lại, polycarbonate có xu hướng xuống cấp nhanh hơn về mặt thẩm mỹ.Nó có thể bị mất đi kết cấu, độ bóng hoặc màu sắc do ma sát và ánh nắng mặt trời, dễ bị đổi màu hơn và mang lại cảm giác thị giác và xúc giác kém "cao cấp" hơn so với kim loại hoặc thủy tinh, đặc biệt là khi các lớp hoàn thiện không được tinh chế cao.
Pha lê: sự thanh lịch, sạc không dây và sự mong manh.
Kính đã trở thành một nhân tố chính quan trọng khác trong phân khúc cao cấp.Về mặt kỹ thuật, không có điện thoại nào "hoàn toàn bằng kính": kính luôn được kết hợp với khung kim loại bên trong và hai tấm kính (mặt trước và mặt sau). Từ những chiếc iPhone 4/4S bằng thép và kính mang tính biểu tượng cho đến các mẫu nhôm và kính hiện nay, chất liệu này đã trở thành đồng nghĩa với thiết kế hiện đại và tinh tế.
Trong số những ưu điểm của nó, pha lê mang lại vẻ ngoài rất hấp dẫn và cảm giác rất tinh tế khi cầm trên tay.Hiệu ứng phản chiếu, chuyển màu, bề mặt mờ hoặc bóng, hiệu ứng chuyển sắc… tất cả những yếu tố này mang lại cho các nhà sản xuất rất nhiều sự tự do sáng tạo khi muốn tạo sự khác biệt cho các mẫu sản phẩm ngay từ cái nhìn đầu tiên. Hơn nữa, vật liệu này không cản trở tín hiệu vô tuyến, cho phép các tín hiệu RF cần thiết cho kết nối không dây và sạc pin truyền qua mà không gặp vấn đề gì.
Một ưu điểm khác của nó là khả năng chống trầy xước, đặc biệt là trên các loại kính cường lực như Gorilla Glass hoặc Dragontrail.So với nhựa, thủy tinh chịu được các vết xước nhỏ hàng ngày do chìa khóa, tiền xu hoặc bề mặt thô ráp tốt hơn nhiều, và có thể chịu được nhiệt độ tương đối cao mà không bị ảnh hưởng.
Tuy nhiên, nhược điểm chính của thủy tinh là dễ vỡ khi bị rơi.Va chạm không may có thể dẫn đến vỡ vụn phần đuôi xe, ngay cả với hệ thống bảo vệ tiên tiến. Hơn nữa, việc sửa chữa hoặc thay thế tấm kính đắt hơn đáng kể so với việc thay thế tấm nhựa, và thường liên quan đến các quy trình tháo lắp phức tạp.
Còn một chi tiết khó chịu khác nữa: dấu vân tay và độ bám.Mặt kính bóng loáng rất dễ bám dấu vân tay và bụi bẩn, cho dù có phủ lớp chống dầu dày đến đâu. Và bề mặt nhẵn bóng của nó khiến nó trở thành một trong những chất liệu trơn trượt nhất; nhiều người dùng cuối cùng phải dùng ốp lưng silicon chỉ để tránh cảm giác điện thoại như sắp rơi khỏi tay.
Gốm sứ, thép và các vật liệu “cao cấp” khác
Trong quá trình tìm kiếm lớp hoàn thiện hoàn hảo, các vật liệu khác đã xuất hiện.Đặc biệt là ở phân khúc cao cấp và các phiên bản đặc biệt: gốm sứ, thép không gỉ, titan, sợi carbon hoặc thậm chí là gỗ trong một số mẫu xe độc đáo.
Gốm sứ là một trong những chất liệu hoàn thiện cao cấp nhất thường thấy trên điện thoại thông minh.Các công ty như Xiaomi và Samsung đã sử dụng vật liệu này trong một số mẫu điện thoại cao cấp. Nó cứng hơn kính, chống trầy xước tốt hơn, cho cảm giác chạm rất dễ chịu và có vẻ ngoài cực kỳ cao cấp. Ngoài ra, giống như kính, nó không gây nhiễu tín hiệu vô tuyến.
Vấn đề của gốm sứ nằm ở hai khía cạnh: giá cả và độ dễ vỡ khi va đập.Vật liệu này cực kỳ khó tạo hình và gia công, đòi hỏi thiết bị chuyên dụng và làm tăng đáng kể chi phí sản xuất. Hơn nữa, nó là một vật liệu cứng và không linh hoạt, chịu được va đập mạnh kém: một cú rơi mạnh có thể gây ra hư hỏng nghiêm trọng, đôi khi ngay cả khi rơi từ độ cao thấp.
Thép không gỉ hầu như luôn được dành cho khung ngoài của các điện thoại di động cao cấp.Nó có khả năng chống ăn mòn cao, chịu được va đập tốt và mang lại cảm giác chắc chắn đáng kinh ngạc, nhưng nặng hơn nhôm đáng kể. Ví dụ, Apple đã sử dụng nó ở các cạnh của một số mẫu iPhone dòng Pro.
Sợi carbon và Kevlar đã xuất hiện trong một số mẫu xe hướng đến độ bền.Chúng là những vật liệu rất nhẹ với các đặc tính cơ học tốt, và cho phép tạo ra các bề mặt hoàn thiện với kết cấu độc đáo. Chúng không phổ biến như kim loại hoặc thủy tinh, nhưng chúng chứng minh rằng vẫn còn chỗ cho những cách tiếp cận khác nhau trong xây dựng.
Quản lý nhiệt và hiệu năng: khi vật liệu ảnh hưởng đến công suất
Một trong những lĩnh vực mà sự khác biệt giữa các vật liệu thể hiện rõ nhất là khả năng dẫn nhiệt.Nói một cách đơn giản: khả năng tản nhiệt và phân bổ nhiệt đều khắp bề mặt của thân máy.
Nhôm nổi bật là một chất dẫn nhiệt tuyệt vời.Với hệ số dẫn nhiệt khoảng 200-235 W/m·K, toàn bộ khung máy có thể được sử dụng như một bộ tản nhiệt thụ động lớn. Điều này giúp kiểm soát nhiệt độ của bộ xử lý và pin, làm chậm quá trình giảm hiệu năng (giảm hiệu suất để ngăn ngừa quá nhiệt) trong quá trình chơi game cường độ cao hoặc tải nhanh.
Ngược lại, titan dẫn nhiệt kém hơn nhiều so với nhôm.Với hệ số dẫn nhiệt khoảng 20-22 W/m·K. Điều này khiến nhiệt có xu hướng tập trung nhiều hơn ở các khu vực bên trong, điều này không phải lúc nào cũng lý tưởng trong một chiếc điện thoại thông minh rất nhỏ gọn với nhiều linh kiện được bố trí sát nhau.
Thủy tinh nằm ở vị trí trung gian, có độ dẫn điện thấp nhưng tốt hơn một chút so với nhựa.Nó có thể tản nhiệt phần nào, nhưng không tốt bằng kim loại. Tuy nhiên, việc kết hợp kính với khung kim loại bên trong vẫn có thể đạt được sự cân bằng chấp nhận được.
Nhựa/polycarbonate là chất liệu tệ nhất về mặt này.Với giá trị dẫn nhiệt khoảng 0,2 W/m·K, nó hoạt động gần giống như một lớp cách nhiệt: nhiệt được giữ lại bên trong thiết bị. Một số phân tích kỹ thuật đã chỉ ra rằng, với cùng phần cứng, điện thoại vỏ nhựa có xu hướng giảm tần số CPU và GPU nhiều hơn so với điện thoại vỏ kim loại hoặc kính để tự bảo vệ khỏi quá nhiệt.
Khả năng chống chịu, lão hóa và sửa chữa
Khi nói về “sự kháng cự”, điều quan trọng là phải phân biệt hai điều.: Cách vỏ điện thoại di động xuống cấp về mặt thẩm mỹ và cách nó bảo vệ các linh kiện bên trong khỏi va đập và rơi rớt.
Polycarbonate có độ bền màu tương đối kém về mặt thẩm mỹ.Nó có thể bị phai màu, trở nên bóng loáng ở những vùng ma sát và có vẻ bị mòn nhanh hơn. Tuy nhiên, nó hấp thụ va đập rất tốt, biến dạng nhẹ và trở lại hình dạng ban đầu mà không phải lúc nào cũng để lại dấu vết rõ ràng. Mặc dù vậy, do độ cứng kém hơn, nó vẫn truyền một phần năng lượng va đập vào bên trong.
Về mặt cấu trúc, kim loại có khả năng chịu được thử thách của thời gian tốt hơn.Nó cứng cáp hơn, bảo vệ tốt hơn các linh kiện bên trong điện thoại và duy trì độ bền của khung máy ngay cả khi bị rơi mạnh. Nhược điểm là các vết xước, vết lõm và cạnh sắc rất dễ nhìn thấy và khó che giấu. Hơn nữa, một khi bạn đã uốn cong nhôm hoặc thép, việc đưa nó trở lại hình dạng ban đầu mà không để lại dấu vết là rất khó khăn.
Về phần mình, thủy tinh tương đối khó bị trầy xước nhẹ, nhưng điểm yếu chí mạng của nó là dễ vỡ.Chỉ một cú rơi không may cũng có thể làm vỡ tấm kính phía sau, dẫn đến việc phải thay thế tốn kém. Ngay cả khi kính không bị vỡ, những vết nứt nhỏ hoặc sứt mẻ ở các góc cũng khá phổ biến.
Về phần sửa chữa, vật liệu càng "cao cấp" thì chi phí càng cao.Việc thay thế nắp nhựa thường tương đối đơn giản và không tốn kém. Tuy nhiên, việc thay thế mặt kính dán, miếng gốm hoặc khung kim loại được tích hợp sâu vào cấu trúc sẽ làm tăng đáng kể chi phí và độ phức tạp của việc sửa chữa.
Trọng lượng, thiết kế công thái học và cảm giác cầm nắm
Trọng lượng của điện thoại và cảm giác khi cầm trên tay là một yếu tố khác mà chất liệu có ảnh hưởng rất lớn.Khung nhôm không giống với khung titan hay thép, và mặt lưng bằng nhựa cũng không giống với mặt lưng bằng kính cường lực.
Nhôm có sự kết hợp tốt giữa trọng lượng nhẹ và độ bền cao.Điều này rất quan trọng đối với những chiếc điện thoại lớn được sử dụng trong nhiều giờ. Nó giúp ngăn ngừa mỏi cổ tay và mang lại cảm giác cao cấp mà không làm tăng thêm trọng lượng đáng kể.
Titan và thép không gỉ mang lại cảm giác mạnh mẽ và bền bỉ.Tuy nhiên, chúng làm tăng trọng lượng đáng kể. Một số người dùng coi đây là điều tích cực ("nó nặng, bạn có thể cảm nhận được chất lượng tốt"), trong khi những người khác lại thích điện thoại nhẹ hơn cho việc sử dụng hàng ngày, các cuộc gọi video dài hoặc các phiên viết bài chuyên sâu.
Nhựa vẫn là vật liệu hàng đầu về độ nhẹ và tính tiện dụng.Nó cho phép thiết kế những chiếc điện thoại rất nhẹ với các đường cong và kết cấu giúp cải thiện độ bám. Và, nếu lớp hoàn thiện được cân nhắc kỹ lưỡng, nó có thể mang lại cảm giác rất dễ chịu, ngay cả khi không có cảm giác cao cấp như kim loại và kính.
Kính, đặc biệt là loại có bề mặt bóng, thường không ổn định về mặt công thái học.Nó trơn trượt, dễ bám dấu vân tay, và nhiều người dùng cuối cùng phải dùng ốp lưng cho điện thoại… làm mất đi phần lớn những ưu điểm về mặt thẩm mỹ vốn là lý do chính khiến người ta chọn chất liệu này.
Chi phí, tính bền vững và chiến lược sản phẩm
Từ góc độ thương hiệu, việc lựa chọn vật liệu không chỉ đơn thuần là vấn đề kỹ thuật.Điều này cũng ảnh hưởng đến định vị sản phẩm, tiếp thị và lợi nhuận. Nhôm, và đặc biệt là titan, thép và gốm sứ, đắt hơn ở dạng nguyên liệu thô và tốn kém hơn trong sản xuất và gia công. Điều này được phản ánh trực tiếp vào giá bán.
Nhôm có ưu điểm là rất dồi dào, tương đối rẻ và dễ tái chế.Lượng khí thải carbon trên mỗi kilogram vật liệu tái chế thấp hơn so với titan, do đó đây là một lựa chọn khá hợp lý xét từ góc độ bền vững đối với các thiết bị điện tử tiêu dùng.
Ngược lại, titan khan hiếm hơn, việc khai thác và chế biến cũng tốn kém hơn.Và nó đòi hỏi rất nhiều năng lượng trong suốt quá trình sản xuất. Đó là lý do tại sao nó vẫn là vật liệu hầu như chỉ dành riêng cho các phiên bản đặc biệt hoặc các thiết bị rất đắt tiền, chủ yếu là để thể hiện đẳng cấp hơn là vì bất kỳ nhu cầu kỹ thuật thực sự nào trong một chiếc điện thoại di động.
Nhựa ngày càng đa dụng và có giá thành thấp hơn.Điều này cho phép ra mắt các mẫu sản phẩm tầm trung và cấp thấp với thiết kế tinh tế mà không làm tăng giá quá cao, và nó cũng có thể (và thực tế là đã) được sử dụng trong thị trường cao cấp nếu thiết kế đạt tiêu chuẩn. Việc nó bị gắn mác "rẻ tiền" chủ yếu là do nhiều năm tiếp thị hơn là do chất lượng thực tế của nó.
Cuối cùng, kính và kim loại đã khẳng định vị thế là sự kết hợp được ưa chuộng nhất ở phân khúc thị trường cao cấp.Khung kim loại giúp tăng độ bền và khả năng tản nhiệt, mặt lưng bằng kính mang lại vẻ ngoài thẩm mỹ, hỗ trợ sạc không dây và cảm giác cao cấp. Nhưng điều đó không có nghĩa là nhựa là lựa chọn tồi, đặc biệt nếu bạn ưu tiên độ bám, trọng lượng nhẹ, khả năng kết nối và giá cả.
Nếu phải chọn chỉ một loại vật liệu, câu trả lời sẽ phụ thuộc rất nhiều vào những ưu tiên của bạn.Nếu bạn coi trọng độ bền cấu trúc và cảm giác cao cấp hơn tất cả, bạn nên xem xét các kim loại như nhôm, thép, titan hoặc thậm chí là gốm sứ; nếu bạn đang tìm kiếm sự cân bằng giữa thiết kế, khả năng kết nối và các tính năng như sạc không dây, kính kết hợp với kim loại là một lựa chọn an toàn; và nếu điều bạn muốn là tính thực dụng, độ bám tốt, khả năng bảo vệ tốt hơn và giá cả phải chăng hơn, thì polymer vẫn là một lựa chọn hoàn toàn hợp lý mà đôi khi thị trường đánh giá thấp.
