防水功能日益成熟为电子设备增添新防护

 导读：防水功能日益成熟为电子设备增添新防护。由智能手机引领的消费电子浪潮起于2007年，发展至今已近十年，无论是产品功能还是产业体系，都已发展至较为完善的地步，大型革新已不多见，微改进、微创新已成为各品牌凸显个性、完善功能的重要途径。

参考《2016-2022年中国电子设备市场运营态势及十三五投资动向研究报告》

       消费电子微创新，防水功能受重视

       由智能手机引领的消费电子浪潮起于2007年，发展至今已近十年，无论是产品功能还是产业体系，都已发展至较为完善的地步，大型革新已不多见，微改进、微创新已成为各品牌凸显个性、完善功能的重要途径。

       防水功能是微创新中的重要一项。电子产品进水后元器件会受到损害，影响正常工作，防水功能就是要保护电子产品不受进水的损害。

       通常所说的防水较为笼统，细分的话有不同层次，可分为WaterProof——防水，这是比较完全意义上的防水，指可以长时间处于水中，并可正常工作；WaterResistant——抗水，指能在某种程度上防止进水侵害，程度弱于前者；WaterRepellent——疏水，这种防水程度最低，主要指防泼水，即物体表面有疏水材料，水在物体表面不易停留。

       国际上一般使用IP（InternationalProtection）系数对防尘防水能力进行描述。

       用IPXX表示此系数，第一个X为防尘等级系数，从0至6防尘能力依次增强，第二个X为防水等级系数，从0至8防水能力依次增强。

       图1：IP系数中防水等级的界定说明

       一般来说，手机做到防泼溅水平即达到6级防水，就可以防止多数生活中意外洒水、雨水等进入手机内，达到7级意味着设备在1米内的水中，可承受长达30分钟的浸泡而内部不进水，8级标准则更进一步，可保证设备在1.5米以下的水中进浸泡30分钟内安然无恙。 日系引领，多方参与，防水市场热度渐升

       手机的防水功能在21世纪初开始出现，并成为部分品牌的差异化特色。

       功能机时代的防水手机主要满足特殊人群的需求，如户外运动爱好者，所以外形厚重。1999年，在功能机时代，爱立信推出了世界上首款三防手机——爱立信R250PRO。该机机身由镁金属制成，缝隙处嵌入了橡胶材质，加上诸多特殊的细节处理，很好的保证了该机的防水性能，并影响着后来历代三防手机的防水设计。此款手机和之后推出的R310等都得到了户外运动爱好者的高度认可。

       智能手机初期，防水功能意在差异化。Motorola2010年发布的Defy手机是智能手机初期最经典的防水手机。其在手机裸露接口处采用加入橡胶套进行保护，电池后盖也做了密封处理，IP系数达到了IP67，几乎达到顶级水平。此款手机寻找到了智能手机与防水防尘功能的平衡点，为以后机型的表率。

       2012年以后，Sony等日系厂商成为防水领域的领导者。Sony公司将防水防尘功能作为手机的发展重点，其旗舰系列XperiaZ系列做到了集防水与轻薄于一身，该系列的第一代就已达到了IP57的防水防尘级别。其他日系厂商如富士通、京瓷、松下等都紧紧抓住防水特点，也使得日本在防水方面引领世界。

       近年来，三星手机也成为了防水手机的新势力，但三星GalaxyS5曾因迁就防水功能而使机身毫无设计感，销量大挫。在这种情况下到GalaxyS7时三星在做好外观的情况下仍坚持加入防水功能且达到了IP68最高级，足见该公司对防水功能的重视与执着。其他品牌如Moto也推出了MoteXForce三防手机，各方纷纷在手机防护特别是防水领域加强布局。

       图2：日本防水手机发展进程

       结构防水与镀膜防水：两种主要的电子设备防水方式

       防水功能受智能手机、智能手表、运动耳机等电子设备的青睐，其在这些产品上实现的主要方式分为结构防水和镀膜防水，两者原理有区别，在同一设备上一般都有应用，互为补充。 结构防水是基础

       结构防水是利用各种密封胶、橡胶圈等对机身内部以及与外壳衔接处进行密封处理，使得外界的水不易进入电子设备中。这种防水方式需要对手机内部方方面面进行加强和改造。在机壳衔接处加入硅胶或橡胶防水圈，在按键部位也使用防水圈，在屏幕部分使用防水密封胶等。

       手机屏幕部分对密封性要求高，特别是OLED屏幕材质，遇水后极易损毁。三星S5防水手机中，在OLED屏幕外使用了大量密封胶并在外圈再加一层环氧树脂胶进行保护。

       图3：三星S7后壳防水胶条图4：三星s7耳机孔橡胶圈

       图5：防水防震手机设计基本技术与效果

       镀膜防水正兴起

       电子设备如手机上的一般部件不需要与外界互通，所以在大多数情况可以使用结构防水，但如耳机孔、麦克风、USB接口等需要与外界互通，裸露在外，这种情况下需要用到镀膜防水。 镀膜防水主要是在部件或机身上镀上纳米防水涂层。纳米涂层形象点讲，是类似荷叶表面或鸭子羽毛的疏水结构，具体防水原理如下：纳米涂层的结合缝隙小于水分子，可以筛出水分子不让其漏下去。纳米尺寸的防水剂表面可吸附气体分子，形成一层稳定的气体薄膜，隔绝水分子与材料表面，落在上面的液体受重力的作用会成珠滚落，使手机表面呈现极强的疏水性。

       使用镀膜防水既能使声音等透过机身，又可防止液体的进入。另外，纳米涂层几乎不占用产品体积，这可以解决防水功能与消费电子产品轻薄化的矛盾。镀膜技术日趋成熟，在智能手机上的应用也逐渐普及。如三星S5防水手机，其USB接口是有盖设计，且整体机身较厚欠美观，而到三星S7重回防水阵营后，由于采用了Gore-Tex防水薄膜，已可使用接口无盖设计，防水功能几乎没有影响到机身的美观设计。

       图6：纳米涂层示意图图7：Gore-Tex防水面料示意图

       目前大多数防水产品都是使用结构防水和镀膜防水相结合。结构防水是防水基础，不可或缺，不过相较而言镀膜防水技术进步迅速，是未来实现防水功能的重要突破点。

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