筆記本材質戰爭:從塑料和鋁合金,到立體成型四面碳纖維

愛範兒 於 12/03/2021 發表 收藏文章

作為一個鐘愛筆記本多過手機的人,在很長的一段時間裏,我對 1KG 是存有執念的。在我心裏,1KG 以下的筆記本才稱得上極致的輕薄本。

到了 2021 年,市面上重量在 1KG 以下的筆記本已經不是鳳毛麟角,但也沒多到如恆河沙數那樣俯首皆是,不過與往年不同的是,今年年初上市的兩款 900 多克的筆記本卻足夠讓人產生興趣。

▲ ThinkPad X1 Nano,重 907 克

一款是聯想的 ThinkPad X1 Nano,還有一款則是 VAIO Z 2021 新款。前者 13 英寸僅重 907 克,後者 14 英寸僅重 958 克。而且關鍵是,後者還採用了英特爾 i7-11375H 標壓處理器,主頻 3.30GHz,通過 Turbo boost 3.0 可達 5 GHz。這意味着什麼呢?意味着不光是低壓輕薄本進入了 1KG 的範圍內,現在連性能本也來到了 1KG 俱樂部。

▲ VAIO Z 2021 新款,重 958 克

性能本之所以難以做到輕薄,是因為面對動輒 35W TDP 的 CPU,被動散熱或者小風扇是鎮壓不住熱量的,最終會導致降頻,難以發揮硬件的性能,所以就要在主板上把風扇做大做多做強,還要鋪上熱管幫助散熱,這些新配件既佔用空間還增大了重量,所以很長的時間裏,性能和輕薄難以兼得。

性能本進入 1KG 俱樂部這個話題的另一面,其實就是筆記本材質戰爭:為了讓筆記本變得輕薄,各家廠商在材質上下的功夫,並不比在性能升級上少。

在此之前,愛範兒已經討論過《手機顏色戰爭》和《手機材質演變史》,在手機上,材質往往是為顏色、質感、信號和充電方式服務,這些因素疊加在一起,決定了現在高端機以金屬中框加玻璃後蓋為主流的大一統方案。

而在筆記本上,機身材質有着不一樣的定位:它需要足夠強大,保護脆弱的屏幕以及主板。也需要足夠輕便,照顧同樣脆弱的肩膀和腰椎。

▲ 東芝 T1100 筆記本,真正意義上的首款筆記本電腦

在很長很長的一段時間裏,筆記本的材質被塑料材質主導,就像塑料主導手機機身材質那樣。從東芝 T1100 到 IBM Convertible 5140 這些筆記本初期的創世神作,到現在不少的中低端學生本上,塑料從未淡出過工程師和用户的視野。

畢竟塑料便宜,輕便,可塑性強,易加工,強度和柔韌性都不錯,説是最好馴服的材料也不為過。
不過塑料的缺點也會在筆記本身上放大,諸如想要達到一定強度的話,那塑料的厚度就很可觀了,並且相比於金屬等材質,塑料導熱能力差,不利於散熱。還有就是很難做出上佳的質感,所以在高端筆記本的 A 面上,基本上沒有出場機會。

在體現各家制造和設計水平的旗艦輕薄本上,材質戰爭正式打響。


在這場戰爭中,鋁合金就像俄製 AK-47 一樣常見,它的高光時刻當屬 2008 年喬布斯從牛皮紙袋中拿出初代 MacBook Air,它在當時有足夠令人震撼的輕薄和質感。

不過初代 MacBook Air 不是最早使用鋁合金材質的筆記本電腦,畢竟在從 2003 年開始蘋果就在 PowerBook G4 改款上使用了鋁合金,更早之前的 PowerBook G4 則使用了昂貴的鈦合金。

初代 MacBook Air 很可能是蘋果第一次在電腦上嘗試鋁合金 CNC 一體成型工藝,然後在二代 MacBook Pro 上官宣了這一工藝,直到今天,幾乎全系蘋果產品都在和鋁合金以及 CNC 工藝發生關係。

▲ 戴爾 XPS13

另一家在筆記本上對鋁合金加工工藝有所心得則是戴爾,在其顏值擔當產品線 XPS 上,一直以來的主要機身材質也是鋁合金:6000 系列鋁金屬配合 CNC 一體成型技術,和蘋果如出一轍,稍有不同的則是一些細節層面的拋光和切割工藝。

惠普的旗艦系列 Spectre 包括華碩的高端輕薄本靈耀(ZenBook)也是如此,都對鋁合金偏愛有加。而在更早之前,其實 ZenBook 在筆記本的 A 面上使用過一段時間的康寧大猩猩玻璃,但演奏完這段插曲之後,華碩還是回到了鋁合金的主旋律中。

相較於塑料,鋁合金毫無疑問是更適合輕薄本的材質,基本上塑料有的優點它都具備,甚至更加堅固更具質感。

即便如此,鋁合金只能説是優秀,但還談不上極致,因為在 1KG 俱樂部裏,幾乎找不到鋁合金的筆記本。一定強度的鋁合金就是有這樣的矛盾:它足夠輕了,但還是有點兒重。

一般的 6000 系鋁合金(6061-T651)比重是 2.70 g/cm³,相比於比重達到 7.8g/cm³ 左右的鋼鐵自然是輕得多,但是要想進入 1KG 俱樂部,這樣的比重還是多了一點。因此工程師們想到了其他材料:鎂合金。

鎂比鋁更輕,用鎂做合金基底可以在一定強度之下獲得更輕的重量,一般來説,鎂合金(鎂鋁合金)的比重 1.80 g/cm³ 左右,是鋁合金的三分之二,在機身材料中使用大量的鎂合金,能有效的降低筆記本的重量。

▲ LG Gram 14

比如惠普的 Elite 蜻 13.3 英寸,就是因為採用了鎂合金材料,就剛剛可以進入 1KG 重量範圍內,同樣堪堪過線的還有 11 代 i5 款 LG Gram 14 英寸版,重量 999 克,也是採用了名為碳鎂合金(學名是鎂基碳納米管增強複合材料)的新材質。

可以預見到,未來將會有更多的筆記本會採用鎂合金,其實分辨鎂合金和鋁合金非常簡單,一般而言,鋁合金會有強烈的金屬質感和光澤,而鎂合金則看起來就更像塑料一些,很難做出亮面的效果。諸如 Surface Book 也使用了一部分的鎂合金,有一種韜光養晦的感覺,而很多人也誤以為 LG Gram 使用的塑料材質。

▲ 10 年前的碳纖維筆記本

在 MacBook 點開鋁合金科技樹的差不多時間,另一邊的 VAIO 則點開了另外一條科技樹:碳纖維材料。碳纖維材料比重和鎂鋁合金差不多,從 1.50 g/cm³到 2.00 g/cm³ 不等,但是強度卻高出一個數量級,並且不會有金屬疲勞,化學性質非常穩定。

雖然碳纖維材料一直以先進高端著稱,但它用在筆記本上已經十幾年了,用得最多,用得最好的當屬本文開頭提到的 2 個品牌:VAIO 和 ThinkPad。

在 10 年前,VAIO 就能造出 1KG 左右的碳纖維輕薄本了,而後面 ThinkPad X1 乾脆把主力機型命名為 ThinkPad X1 Carbon。

直到今年,這兩個品牌分別拿出了各自的得意之作:VAIO Z 2021 新款和 ThinkPad X1 Nano 。

正如鋁合金和鎂合金的加工工藝在過去十幾年裏有了長足進步那樣,其實碳纖維複合材料的加工工藝也得到了進步,VAIO 還在繼續點這條科技樹。

一般來説,其實説使用了碳纖維的筆記本,其實大多隻是在 A 面使用了碳纖維材料,比如 ThinkPad X1 Carbon 和 ThinkPad X1 Nano,也有戴爾 XPS13 在 C 面使用碳纖維材料的個例,為什麼它們不多用一點呢?是捨不得嗎?其實是做不到。

因為碳纖維材料太硬了太剛了,很難被做成立體的,帶曲面的,這在塑料熱塑,鋁合金壓鑄或者 CNC 上很容易實現的事情,卻有些「強纖所難」了。

不過在 VAIO Z 2021 新款上,VAIO 已經做到了機身四面都採用碳纖維材料,也就是立體成型碳纖維機身。

▲ VAIO Z 2021 款碳纖維「堅固的形狀」

但其實,從一兩個面用碳纖維材料,到立體成型四面碳纖維機身,中間是一段跨越。

最開始的時候, VAIO 並沒有考慮在這款電腦上這麼做,只是考慮在 A 面和 D 面採用碳纖維,後面又改成四個面都上,但是新的問題出現了,如果只是四面採用平面的碳纖維,其他地方用塑料來過渡的話,那也只是「用到了堅固的材料,而不是堅固的形狀」。

所以 VAIO 內部很糾結,畢竟日企風格是循序漸進,但只在兩個面或者四個面上用碳纖維,產品上不夠有説服力。最終公司的討論結果是,為了粉絲,為了創新,也為了挑戰,決定嘗試去把堅固的材料,做成堅固的形狀。

因此,在 VAIO Z 2021 款上,工程師將頂面和邊框一體化,並使掌託部分的前部向底部彎曲,通過形成立體的形狀,讓各部分更加堅固和輕巧。當然,這也得使用類似於金屬成型的卷壓加工(通過對金屬板施加壓力,擠壓成型的加工技術),正確的説並不是被擠壓,而是將拉伸的碳纖維沿着芯材放入內部的做法。

最終,四面立體碳纖維材料的運用,能夠比使用傳統材料輕上 100 多克,剛好彌補因為增加風扇和熱管帶來的重量壓力,最終在一款 14 英寸標壓處理器機型實現 958 克的重量。

説到這裏,總在討論材質對於筆記本重量和強度的影響,未免有些直男思維了。


在另一條材質線上,原木,竹子和皮質的使用,則是審美層面的故事了,也誕生過一些或經典或美型的產品,但終歸是小眾之作,天然材料的高價格和難以規模化,使得它們難以在筆記本電腦這種大規模工業品上運用。

唯一不變的是,這場筆記本材質戰爭不會停止,永遠會有更輕更強的材質出現,也許再過個幾年,1KG 俱樂部裏已經人潮擁擠了。


資料來源:愛範兒(ifanr)

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