Корпуса для ноутбуков — выбор материала
Корпуса техники 50−70-летней давности (телевизоры, проигрыватели и радиоприемники) зачастую делали из естественных материалов с минимумом пластика. Дерево, металл и стекло были повсюду. Так происходило по одной простой причине: химическая промышленность была развита слабо, а пластик, ввиду его новизны, сильно ценился.
Сейчас все наоборот: изобилие синтетики, ее дешевизна и повальное использование привели к тому, что в цене снова природные материалы. Пластик считается показателем бюджетности, а алюминий и стекло — признаком премиальности.
Говоря о ноутбуках, чаще всего их делают из пластика или металла. Но почему не использовать дерево или стекло? Это непрактично и дорого, поскольку в чистом виде материалы непригодны для соблюдения следующих требований к сырью:
- Прочность. Удерживание формы и всех компонентов внутри ноутбука;
- Безопасность. Нетоксичность для человека, отсутствие реакции с различными жидкостями или воздухом;
- Теплопроводность. Способствование активному или пассивному теплоотведению для лучшего охлаждения;
- Легкость;
- Долговечность. Устойчивость к механическим повреждениям и саморазрушению;
- Тактильные ощущения.
Кстати, все же один деревянный ноутбук в мире существует — это прототип от дублинской компании iameco («I Am Eco»). Поскольку из дерева ультрабук соорудить практически невозможно, ребята оставили затею с продолжением, занявшись производством деревянных ПК-моноблоков и периферии.
Пластик
Изначально в качестве пластика использовался ABS, он же акрилонитрил-бутадиен-стирол. Ударопрочный, термопластический, нетоксичный, влаго- и теплостойкий с высокой долговечностью и достаточной прочностью. Он отлично подходит для точного литья любых компонентов любой формы.
Но в белом цвете этот полимер со временем окислялся и желтел, а при попадании на него солнечных лучей и вовсе становился хрупким — достаточно вспомнить старые системные блоки. А вот черный и крашеный ABS подобным не страдал, поэтому его используют и по сей день.
Затем появился PC — поликарбонат. Хотя этот пластик не желтеет и может быть прозрачным, он обладает меньшей прочностью и более высокой ценой. Поэтому современные ноутбуки в основном изготавливаются из ABS + PC, иногда включая стекловолокно или углеволокно для придания корпусу большей жесткости.
Алюминий
Дальше идут металлы. Стальной или чугунный ноутбук — почему нет? Оба материала тяжелые (особенно чугун), сильно подвержены коррозии, а последний еще и крайне хрупкий. Они не подходят для создания тонких и легких решений — в отличие от алюминия. Идеальный кандидат: легкий, прочный, ковкий, не подвержен коррозии от взаимодействия с влагой. Как бонус — отлично отводит тепло (остывает в 1500 раз быстрее ABS-пластика).
Однако алюминий в чистом виде не используется, так как он мягкий, легко царапается, а еще окисляется, покрываясь белым налетом — оксидом алюминия. Но все эти моменты решаются анодированием и введением добавок в виде магния, кремния, цинка или меди. Слышали об алюминиевых сплавах 6000-й и 7000-й серий, применяемых в авиастроении? Вот это теперь и про ноутбуки и смартфоны.
Магниевый сплав
Магниевый сплав используется нечасто, но именно из этого материала был выполнен первый ноутбук Grid Compass в 1982 году для нужд NASA — он и в космос летал. Кто еще делает магниевые корпуса для ноутбуков?
В промышленности чаще всего используется магниевый сплав AZ91, который отлично подходит для литья под высоким давлением прочных деталей любой формы и конфигурации. При прочих равных он легче алюминия примерно на 30%. Именно поэтому этот материал так полюбили производители зеркальных фотоаппаратов.
Преимущества и недостатки материалов
Пластик: дешевый, легкий и удобный в производстве, но он абсолютно не подходит для изготовления ультрабуков, тем более премиум-класса. Прочностных характеристик полимера недостаточно для создания тонкого корпуса и компактного расположения внутренних компонентов из-за плохой теплопроводности. Не говоря уже о приятных тактильных ощущениях.
Алюминиевый сплав: золотая середина. Легкий и прочный, приятный на ощупь, позволяет делать тонкие решения и отлично отводит тепло. Почему его не начали использовать с самого начала, если он так хорош? Дороговизна производства. Например, вытачивание из цельного куска алюминия применяется только для изготовления флагманских ноутбуков. Но есть и более дешевый вариант — холодная листовая штамповка.
Магниевый сплав: обладает аналогичными достоинствами и недостатками, что и алюминий, но при этом он еще и на треть легче.
То есть, помимо более высокой цены, алюминий и магний лишены недостатков в сравнении с пластиком? Нет, ведь оба металла активно взаимодействуют с воздухом, окисляются, а значит, нуждаются в дополнительной обработке поверхности для защиты от разрушения.
Технологии обработки металлов
Для защиты поверхности алюминия или магния применяют две основные технологии: анодирование и микродуговое оксидирование.
Анодирование: электрохимический процесс, производимый в среде водного/неводного электролита. Образует на поверхности оксидную пористую нанопленку, похожую на пчелиные соты. Помимо защиты она несет еще одну крутую функцию — отлично удерживает краситель. Последующим закупориванием пор при помощи пара или кипятка достигается высокая устойчивость к истиранию краски.
Однако можно обойтись и без краски, ведь окрасить алюминий или магний можно прямо во время анодирования. Как это происходит?
Оксид — это та же дифракционная решетка, позволяющая фильтровать волны различной длины. Процесс фильтрации называется интерференцией света. Меняя размер сот и толщину оксидной пленки, можно получить любой цвет из широкого спектра цветовой гаммы.
Микродуговое оксидирование (МДО): специальная разновидность анодирования, аналогично применяемая для создания на металлических поверхностях защитной оксидной пленки. Внешний вид покрытия, полученного в результате МДО, сильно напоминает керамику. Основное отличие от анодирования заключается в использовании более высокого напряжения, из-за чего на поверхности металла образуются микродуговые разряды.
Преимущества микродугового оксидирования
МДО экологически безопаснее обычного анодирования, так как процесс окисления происходит в слабощелочных растворах, а не агрессивной среде электролита. В отличие от анодирования, МДО создает защитное покрытие, которое глубже проникает в металл и надежнее его защищает.
Также это существенно повышает адгезию (сцепление поверхностей), поэтому наносимое следом лакокрасочное или полимерное покрытие лучше противостоит истиранию.
Технология защиты корпуса из магниевого сплава использовалась и компанией Huawei при производстве флагманского ноутбука MateBook X Pro (2022). Поскольку микродуговое оксидирование надежно удерживает краску на поверхности корпуса, она не сотрется даже по истечении длительного времени использования устройства.
Тест надежности ноутбуков
О’кей, с материалами и технологиями обработки корпусов разобрались. Что дальше? Любое устройство должно быть устойчиво к различным факторам окружающей среды. Для обеспечения высокой надежности производители прибегают к механическому разностороннему тестированию. Это ASTM (Американское общество испытаний и материалов), ISO (Международная организация по стандартизации) и MIL-STD-810 (военные стандарты).
Проверка качества и долговечности по стандартам ASTM и ISO производится специальными роботами. Они имитируют реальное использование устройства: десятки тысяч раз открывают/закрывают крышку ноутбука, подключают и отключают USB-девайсы, нажимают на клавиши, изгибают корпус и роняют с различных высот. Таким образом выявляются слабые места устройства для дальнейшей их модернизации: шасси, соединяющие основание и крышку ноутбука, прочность корпуса, его устойчивость к вибрациям и т. д.
После происходит тестирование «железа». Автономность, нагрев, работа при повышенной влажности и экстремальных температурах. Только после полного успешного прохождения всех этапов тестирования ноутбук идет в серийное производство.
Если говорить о стандарте MIL-STD-810, то для гражданских ноутбуков он излишен, хотя некоторые производители все же его реализуют. Проще говоря, с такой сертификацией устройство должно работать всегда и везде, ведь от его надежности зависит работа армии. Например, последняя версия стандарта MIL-STD-810G предполагает, что девайс как минимум:
- выдерживает 26 падений с высоты 1,2 м на деревянную основу толщиной 5 см;
- включается и работает в нормальных условиях после хранения при температурах от −51°С до + 75 — без потери данных на накопителях;
- стабильно работает в температурном диапазоне от −20°С до + 60 ;
- функционирует при влажности до 95% при температурах от +23°С до + 60 ;
- работает после нахождения под напором воды в течение 1 часа (повторяется 4 раза подряд).
Чем выделяется корпус с микродуговым оксидированием
Huawei MateBook X Pro (2022) — один из немногих ноутбуков, выполненный из магниевого сплава с применением инновационной защиты корпуса посредством микродугового оксидирования. Свойства сплава позволили сделать устройство максимально тонким, легким и прочным — ультрабук весит всего 1,26 кг при толщине чуть более 15 мм.
Особое внимание уделено и тактильным ощущениям. Матовое покрытие с эффектом soft touch не только вызывает приятные эмоции, но и активно противостоит появлению жирных следов от пальцев.
Магниевый корпус и качество сборки позволили реализовать в тачпаде имитацию нажатия посредством магнитного «молоточка». Подобную приятную виброотдачу на данный момент могут предложить только более дорогие ноутбуки от Apple. Заинтересовали? Тогда вперед смотреть полный обзор и тестирование «железа» Huawei MateBook X Pro (2022).
