笔记本材质战争:从塑料和铝合金,到立体成型四面碳纤维

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03-11 08:20

作为一个钟爱笔记本多过手机的人,在很长的一段时间里,我对 1KG 是存有执念的。在我心里,1KG 以下的笔记本才称得上极致的轻薄本。

到了 2021 年,市面上重量在 1KG 以下的笔记本已经不是凤毛麟角,但也没多到如恒河沙数那样俯首皆是,不过与往年不同的是,今年年初上市的两款 900 多克的笔记本却足够让人产生兴趣。

▲ ThinkPad X1 Nano,重 907 克

一款是联想的 ThinkPad X1 Nano,还有一款则是 VAIO Z 2021 新款。前者 13 英寸仅重 907 克,后者 14 英寸仅重 958 克。而且关键是,后者还采用了英特尔 i7-11375H 标压处理器,主频 3.30GHz,通过 Turbo boost 3.0 可达 5 GHz。这意味着什么呢?意味着不光是低压轻薄本进入了 1KG 的范围内,现在连性能本也来到了 1KG 俱乐部。

▲ VAIO Z 2021 新款,重 958 克

性能本之所以难以做到轻薄,是因为面对动辄 35W TDP 的 CPU,被动散热或者小风扇是镇压不住热量的,最终会导致降频,难以发挥硬件的性能,所以就要在主板上把风扇做大做多做强,还要铺上热管帮助散热,这些新配件既占用空间还增大了重量,所以很长的时间里,性能和轻薄难以兼得。

性能本进入 1KG 俱乐部这个话题的另一面,其实就是笔记本材质战争:为了让笔记本变得轻薄,各家厂商在材质上下的功夫,并不比在性能升级上少。

在此之前,爱范儿已经讨论过《手机颜色战争》和《手机材质演变史》,在手机上,材质往往是为颜色、质感、信号和充电方式服务,这些因素叠加在一起,决定了现在高端机以金属中框加玻璃后盖为主流的大一统方案。

而在笔记本上,机身材质有着不一样的定位:它需要足够强大,保护脆弱的屏幕以及主板。也需要足够轻便,照顾同样脆弱的肩膀和腰椎。

▲ 东芝 T1100 笔记本,真正意义上的首款笔记本电脑

在很长很长的一段时间里,笔记本的材质被塑料材质主导,就像塑料主导手机机身材质那样。从东芝 T1100 到 IBM Convertible 5140 这些笔记本初期的创世神作,到现在不少的中低端学生本上,塑料从未淡出过工程师和用户的视野。

毕竟塑料便宜,轻便,可塑性强,易加工,强度和柔韧性都不错,说是最好驯服的材料也不为过。

不过塑料的缺点也会在笔记本身上放大,诸如想要达到一定强度的话,那塑料的厚度就很可观了,并且相比于金属等材质,塑料导热能力差,不利于散热。还有就是很难做出上佳的质感,所以在高端笔记本的 A 面上,基本上没有出场机会。

在体现各家制造和设计水平的旗舰轻薄本上,材质战争正式打响。

在这场战争中,铝合金就像俄制 AK-47 一样常见,它的高光时刻当属 2008 年乔布斯从牛皮纸袋中拿出初代 MacBook Air,它在当时有足够令人震撼的轻薄和质感。

不过初代 MacBook Air 不是最早使用铝合金材质的笔记本电脑,毕竟在从 2003 年开始苹果就在 PowerBook G4 改款上使用了铝合金,更早之前的 PowerBook G4 则使用了昂贵的钛合金。

初代 MacBook Air 很可能是苹果第一次在电脑上尝试铝合金 CNC 一体成型工艺,然后在二代 MacBook Pro 上官宣了这一工艺,直到今天,几乎全系苹果产品都在和铝合金以及 CNC 工艺发生关系。

▲ 戴尔 XPS13

另一家在笔记本上对铝合金加工工艺有所心得则是戴尔,在其颜值担当产品线 XPS 上,一直以来的主要机身材质也是铝合金:6000 系列铝金属配合 CNC 一体成型技术,和苹果如出一辙,稍有不同的则是一些细节层面的抛光和切割工艺。

惠普的旗舰系列 Spectre 包括华硕的高端轻薄本灵耀(ZenBook)也是如此,都对铝合金偏爱有加。而在更早之前,其实 ZenBook 在笔记本的 A 面上使用过一段时间的康宁大猩猩玻璃,但演奏完这段插曲之后,华硕还是回到了铝合金的主旋律中。

相较于塑料,铝合金毫无疑问是更适合轻薄本的材质,基本上塑料有的优点它都具备,甚至更加坚固更具质感。

即便如此,铝合金只能说是优秀,但还谈不上极致,因为在 1KG 俱乐部里,几乎找不到铝合金的笔记本。一定强度的铝合金就是有这样的矛盾:它足够轻了,但还是有点儿重。

一般的 6000 系铝合金(6061-T651)比重是 2.70 g/cm³,相比于比重达到 7.8g/cm³ 左右的钢铁自然是轻得多,但是要想进入 1KG 俱乐部,这样的比重还是多了一点。因此工程师们想到了其他材料:镁合金。

镁比铝更轻,用镁做合金基底可以在一定强度之下获得更轻的重量,一般来说,镁合金(镁铝合金)的比重 1.80 g/cm³ 左右,是铝合金的三分之二,在机身材料中使用大量的镁合金,能有效的降低笔记本的重量。

▲ LG Gram 14

比如惠普的 Elite 蜻 13.3 英寸,就是因为采用了镁合金材料,就刚刚可以进入 1KG 重量范围内,同样堪堪过线的还有 11 代 i5 款 LG Gram 14 英寸版,重量 999 克,也是采用了名为碳镁合金(学名是镁基碳纳米管增强复合材料)的新材质。

可以预见到,未来将会有更多的笔记本会采用镁合金,其实分辨镁合金和铝合金非常简单,一般而言,铝合金会有强烈的金属质感和光泽,而镁合金则看起来就更像塑料一些,很难做出亮面的效果。诸如 Surface Book 也使用了一部分的镁合金,有一种韬光养晦的感觉,而很多人也误以为 LG Gram 使用的塑料材质。

▲ 10 年前的碳纤维笔记本

在 MacBook 点开铝合金科技树的差不多时间,另一边的 VAIO 则点开了另外一条科技树:碳纤维材料。碳纤维材料比重和镁铝合金差不多,从 1.50 g/cm³到 2.00 g/cm³ 不等,但是强度却高出一个数量级,并且不会有金属疲劳,化学性质非常稳定。

虽然碳纤维材料一直以先进高端著称,但它用在笔记本上已经十几年了,用得最多,用得最好的当属本文开头提到的 2 个品牌:VAIO 和 ThinkPad。

在 10 年前,VAIO 就能造出 1KG 左右的碳纤维轻薄本了,而后面 ThinkPad X1 干脆把主力机型命名为 ThinkPad X1 Carbon。

直到今年,这两个品牌分别拿出了各自的得意之作:VAIO Z 2021 新款和 ThinkPad X1 Nano 。

正如铝合金和镁合金的加工工艺在过去十几年里有了长足进步那样,其实碳纤维复合材料的加工工艺也得到了进步,VAIO 还在继续点这条科技树。

一般来说,其实说使用了碳纤维的笔记本,其实大多只是在 A 面使用了碳纤维材料,比如 ThinkPad X1 Carbon 和 ThinkPad X1 Nano,也有戴尔 XPS13 在 C 面使用碳纤维材料的个例,为什么它们不多用一点呢?是舍不得吗?其实是做不到。

因为碳纤维材料太硬了太刚了,很难被做成立体的,带曲面的,这在塑料热塑,铝合金压铸或者 CNC 上很容易实现的事情,却有些「强纤所难」了。

不过在 VAIO Z 2021 新款上,VAIO 已经做到了机身四面都采用碳纤维材料,也就是立体成型碳纤维机身。

▲ VAIO Z 2021 款碳纤维「坚固的形状」

但其实,从一两个面用碳纤维材料,到立体成型四面碳纤维机身,中间是一段跨越。

最开始的时候, VAIO 并没有考虑在这款电脑上这么做,只是考虑在 A 面和 D 面采用碳纤维,后面又改成四个面都上,但是新的问题出现了,如果只是四面采用平面的碳纤维,其他地方用塑料来过渡的话,那也只是「用到了坚固的材料,而不是坚固的形状」。

所以 VAIO 内部很纠结,毕竟日企风格是循序渐进,但只在两个面或者四个面上用碳纤维,产品上不够有说服力。最终公司的讨论结果是,为了粉丝,为了创新,也为了挑战,决定尝试去把坚固的材料,做成坚固的形状。

因此,在 VAIO Z 2021 款上,工程师将顶面和边框一体化,并使掌托部分的前部向底部弯曲,通过形成立体的形状,让各部分更加坚固和轻巧。当然,这也得使用类似于金属成型的卷压加工(通过对金属板施加压力,挤压成型的加工技术),正确的说并不是被挤压,而是将拉伸的碳纤维沿着芯材放入内部的做法。

最终,四面立体碳纤维材料的运用,能够比使用传统材料轻上 100 多克,刚好弥补因为增加风扇和热管带来的重量压力,最终在一款 14 英寸标压处理器机型实现 958 克的重量。

说到这里,总在讨论材质对于笔记本重量和强度的影响,未免有些直男思维了。

在另一条材质线上,原木,竹子和皮质的使用,则是审美层面的故事了,也诞生过一些或经典或美型的产品,但终归是小众之作,天然材料的高价格和难以规模化,使得它们难以在笔记本电脑这种大规模工业品上运用。

唯一不变的是,这场笔记本材质战争不会停止,永远会有更轻更强的材质出现,也许再过个几年,1KG 俱乐部里已经人潮拥挤了。

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