Carbon Mobile的“單體”設計消除了單獨的外殼，蓋子和框架，更好地保護電子設備并簡化了拆卸。

Carbon Mobile的成就不僅在于推出一款風格巧妙的碳纖維增強熱塑性塑料（CFRTP）車身智能手機，該智能手機采用Android操作系統，為輕巧和薄度設定了新的標準。憑借這款手機，該公司取得了幾個里程碑：它解決了長期以來的碳纖維阻塞射頻（RF）信號問題;它還開發了一種各向同性接地和靜電放電（ESD）解決方案;它開創了使智能手機更環保，更客戶友好的方法。  

 

HPM for HPA

Khalifeh在軟件初創公司工作時，他對硬件，藝術，媒體和軟件的交叉點著迷。當時，他正在制作原型，建造虛擬購物中心，研究智能冰箱等消費品，并衡量消費者的反應。然而，他渴望做的是制造一款改變游戲規則的智能手機，它與市場上的任何東西都完全不同。他說他的設計靈感來自F1賽車和航天工業。他的目標是用高性能材料（HPM）生產高性能應用（HPA），對他來說，這意味著使用碳纖維增強復合材料。他的團隊沒有從現有的智能手機開始，然后為其制造復合機身，而是回到了他們的白板上，“先要考慮原則，重新思考智能手機是如何設計和制造的，然后敢于彼此'打破規則'。

“在過去的八年里，智能手機已經成為商品，所以它們的設計確實停滯不前 - 它們甚至不再小型化，”Khalifeh解釋說。“因此，它們看起來都相似，使用相同的材料和操作。更重要的是，它們造成了一個巨大的電子廢物[電子廢物]問題。我們認為也許我們可以對此做些什么。

 

單殼體設計

CFRTP的強度和剛度與巧妙的設計相結合，將所有功能組件包裝在位于智能手機背面的單殼體/外殼上，并通過直接將化學強化的玻璃屏幕粘合到其上來關閉正面。這使得該公司能夠消除此類設備典型的內部金屬框架和外部塑料蓋，從而減少終產品中使用的質量，包裝空間和材料，更不用說消費者經常添加的額外保護套了。同樣的架構也使得拆卸和回收報廢（EOL）電話及其組件變得更加容易。CFRTP不僅提供外部美感并形成設備的保護性結構外殼，而且充當各向同性接地板并散熱 - 這是正確設備功能的關鍵特性（在下面的“輻射性”下有更多內容）。  

“在不到五年的時間里，我們用不到200萬美元的投資，就建立了一些被認為不可能的東西，”Carbon Mobile營銷總監Jamie Clews指出。

 

后期變化

鑒于其創新性，手機設計的一個關鍵方面是找到合適的材料和工藝來生產它。起初，該公司使用環氧樹脂/碳纖維預浸料。早期的挑戰是在他們正在考慮的材料上找到必要的電氣和RF數據，這導致Carbon Mobile團隊進行了額外的測試。然而，隨著他們在2020年初推出款產品，他們面臨的大挑戰就來了。

“當我們接近商業化時，熱固性復合材料幾乎在我們接近商業化的關鍵時刻殺死了我們公司，”Khalifeh用鬼臉補充道。“在大流行的早期，所有封鎖和后續供應鏈問題都在進行。我們只是無法獲得材料。雖然我們知道終我們將從熱固性遷移到熱塑性塑料作為我們的基質，但大流行讓我們有時間重新思考我們的選擇。

從那時起，該團隊開始尋找汽車級CFRTP材料供應商，并找到了朗盛股份公司（德國科隆）的途徑。很快，朗盛的Tepex連續纖維增強熱塑性聚氨酯（TPU）有機板材（采用3K/3K/1K斜紋編織碳纖維織物層）被指定用于單殼體的后表面。這是壓縮成型的，然后用短纖維/聚酰胺6（PA6）化合物單獨回壓成型，形成玻璃面粘合的側面，并增加了額外的幾何形狀，用于包裝天線，這些天線是Carbon Mobile輻射光溶性方法的一部分。額外的金屬五金件被模制在內，以方便組裝。   

“我們立即喜歡熱塑性塑料的加工便利性和回收潛力，”Khalifeh繼續說道。“我們還意識到，這些材料不僅具有更高的抗沖擊強度，可以更好地保護我們的手機，而且還使我們更容易控制質量并保持高水平的工藝，同時避免了我們在熱固性塑料中看到的不一致。他補充說，用初指定的熱固性材料/工藝組合制作每個外殼需要三個小時。Carbon Mobile目前的熱塑性塑料循環時間為三分鐘;該公司的目標是通過提高自動化程度和混合（壓縮/注塑）成型工藝而不是目前的兩步/兩機工藝，實現一分鐘的周期。Clews預測：“我們早期的成型技術無法隨著公司的發展而擴展，但是通過我們開發的新技術，我們將能夠以更低的成本更快地生產外殼。成型在東南亞完成，但組裝在德國進行。

 

射線可透性

從技術角度來看，也許Carbon Mobile手機具創新性的方面是，該公司已經找到了一種使用碳復合材料外殼的方法，該外殼不會阻擋RF信號，但確實可以提供電氣接地和靜電耗散。他們稱這項技術為HyRECM，代表“混合無線電復合材料技術”。

先，天線是使用多激光直接結構（LDS）模塊創建的，這些模塊封裝在手機的頂部和底部的背注射玻璃/ PA6化合物下，該化合物本身是射線可透的。其次，該裝置的主體使用導電油墨選擇性地印刷在碳復合材料外殼的內表面上。這種導電油墨將碳纖維的各向異性導電性（僅在纖維方向上）更改為各向同性（在所有三個軸上），據說具有將電路板，天線，碳復合材料體甚至金屬五金件連接到單個各向同性接地板和ESD溶液的作用。

“許多人試圖解決碳纖維的信號阻斷特性，但都失敗了，但他們做得還不夠，”Khalifeh沉思道。“這是我們著手解決的批技術障礙之一，因為我們知道這對于實現我們的其他目標至關重要。經過四年的研究，我們完成了不可能的事情，并找到了一種在“無線電支持”復合材料中使用碳纖維的方法。結果為下一代超薄、輕質和可持續的互聯設備帶來了難以置信的新機遇。

更環保、更清潔、OEM 

Carbon Mobile非常重視大限度地減少對環境的影響并參與循環經濟。手機包裝是紙板，便于回收，與Cloverly（美國佐治亞州亞特蘭大）合作種植樹木以抵消運輸過程中的碳排放，與Cleanhub（德國柏林）合作，通過去除500克海洋塑料來抵消每部手機中使用的聚合物。通過碳下一次回收計劃，客戶在2022年退回設備并升級到新型號時，還可以獲得400歐元的折扣，作為氣候行動領導者的成員，Carbon Mobile承諾到2025年實現制造碳中和。為了減少電子浪費，回收的手機被拆卸，功能部件被重復使用，CFRTP機身被回收利用。除了消費者接觸點之外，該團隊還專注于幫助提高整個電子行業的可持續性。

“我們的終目標是在更廣泛的背景下實現可持續發展，”Khalifeh解釋說。“通過使用復合材料來降低材料使用量，并簡化報廢手機的拆卸以回收組件，我們可以幫助減少每年產生的59公噸電子廢物。再加上在回收過程中具有更長的使用壽命和更高價值的材料的手機，我們的連接設備將擁有更少的隱含能量和更低的碳足跡.

在2022年，Carbon Mobile的主要關注點將是響應其他希望獲得HyRECM技術許可的設備和電動汽車（EV）制造商。Khalifeh認為這是實現其更大野心的催化劑：“我們無法單獨改變科技行業，”他說。無論是與其他制造商合作開發智能手機，還是創新可穿戴技術，我們的HyRECM技術都有無限的機會來推進未來的小型化和可持續技術。

該公司還計劃推出MK III（Mark Three）型號，該型號將采用生物基聚合物 - 聚乳酸（PLA）和聚酰胺11（PA11）正在考慮中 - 以及回注射化合物中的回收碳纖維。該團隊還在探索在基質中使用石墨烯來提高Z軸的散熱值。

Carbon Mobile已經擁有客戶群，并在去年獲得了兩個享有盛譽的獎項，包括紅點設計獎和JEC復合材料連接創新獎。團隊引以為傲的是什么？在一年的時間里取得了一年的生產成就？“我們解決了許多沒有人認為不可能的技術問題，盡管COVID延遲，供應鏈短缺，預算不大，材料和工藝變化較晚，以及數十個其他挑戰，我們將高質量的德國工程與尖端材料創新相結合，這將開啟移動通信的未來，”Khalifeh預測。

“當你把它與業界輕、薄、漂亮的手機結合起來，再加上更精明的消費者真正尋找能夠大限度地減少對地球影響的解決方案時，我們就得到了一個成功的價值主張，”Clews總結道。