Carbon Mobile的“单体”设计消除了单独的外壳，盖子和框架，更好地保护电子设备并简化了拆卸。

Carbon Mobile的成就不仅在于推出一款风格巧妙的碳纤维增强热塑性塑料（CFRTP）车身智能手机，该智能手机采用Android操作系统，为轻巧和薄度设定了新的标准。凭借这款手机，该公司取得了几个里程碑：它解决了长期以来的碳纤维阻塞射频（RF）信号问题;它还开发了一种各向同性接地和静电放电（ESD）解决方案;它开创了使智能手机更环保，更客户友好的方法。  

 

HPM for HPA

Khalifeh在软件初创公司工作时，他对硬件，艺术，媒体和软件的交叉点着迷。当时，他正在制作原型，建造虚拟购物中心，研究智能冰箱等消费品，并衡量消费者的反应。然而，他渴望做的是制造一款改变游戏规则的智能手机，它与市场上的任何东西都完全不同。他说他的设计灵感来自F1赛车和航天工业。他的目标是用高性能材料（HPM）生产高性能应用（HPA），对他来说，这意味着使用碳纤维增强复合材料。他的团队没有从现有的智能手机开始，然后为其制造复合机身，而是回到了他们的白板上，“先要考虑原则，重新思考智能手机是如何设计和制造的，然后敢于彼此'打破规则'。

“在过去的八年里，智能手机已经成为商品，所以它们的设计确实停滞不前 - 它们甚至不再小型化，”Khalifeh解释说。“因此，它们看起来都相似，使用相同的材料和操作。更重要的是，它们造成了一个巨大的电子废物[电子废物]问题。我们认为也许我们可以对此做些什么。

 

单壳体设计

CFRTP的强度和刚度与巧妙的设计相结合，将所有功能组件包装在位于智能手机背面的单壳体/外壳上，并通过直接将化学强化的玻璃屏幕粘合到其上来关闭正面。这使得该公司能够消除此类设备典型的内部金属框架和外部塑料盖，从而减少终产品中使用的质量，包装空间和材料，更不用说消费者经常添加的额外保护套了。同样的架构也使得拆卸和回收报废（EOL）电话及其组件变得更加容易。CFRTP不仅提供外部美感并形成设备的保护性结构外壳，而且充当各向同性接地板并散热 - 这是正确设备功能的关键特性（在下面的“辐射性”下有更多内容）。  

“在不到五年的时间里，我们用不到200万美元的投资，就建立了一些被认为不可能的东西，”Carbon Mobile营销总监Jamie Clews指出。

 

后期变化

鉴于其创新性，手机设计的一个关键方面是找到合适的材料和工艺来生产它。起初，该公司使用环氧树脂/碳纤维预浸料。早期的挑战是在他们正在考虑的材料上找到必要的电气和RF数据，这导致Carbon Mobile团队进行了额外的测试。然而，随着他们在2020年初推出款产品，他们面临的大挑战就来了。

“当我们接近商业化时，热固性复合材料几乎在我们接近商业化的关键时刻杀死了我们公司，”Khalifeh用鬼脸补充道。“在大流行的早期，所有封锁和后续供应链问题都在进行。我们只是无法获得材料。虽然我们知道终我们将从热固性迁移到热塑性塑料作为我们的基质，但大流行让我们有时间重新思考我们的选择。

从那时起，该团队开始寻找汽车级CFRTP材料供应商，并找到了朗盛股份公司（德国科隆）的途径。很快，朗盛的Tepex连续纤维增强热塑性聚氨酯（TPU）有机板材（采用3K/3K/1K斜纹编织碳纤维织物层）被指定用于单壳体的后表面。这是压缩成型的，然后用短纤维/聚酰胺6（PA6）化合物单独回压成型，形成玻璃面粘合的侧面，并增加了额外的几何形状，用于包装天线，这些天线是Carbon Mobile辐射光溶性方法的一部分。额外的金属五金件被模制在内，以方便组装。   

“我们立即喜欢热塑性塑料的加工便利性和回收潜力，”Khalifeh继续说道。“我们还意识到，这些材料不仅具有更高的抗冲击强度，可以更好地保护我们的手机，而且还使我们更容易控制质量并保持高水平的工艺，同时避免了我们在热固性塑料中看到的不一致。他补充说，用初指定的热固性材料/工艺组合制作每个外壳需要三个小时。Carbon Mobile目前的热塑性塑料循环时间为三分钟;该公司的目标是通过提高自动化程度和混合（压缩/注塑）成型工艺而不是目前的两步/两机工艺，实现一分钟的周期。Clews预测：“我们早期的成型技术无法随着公司的发展而扩展，但是通过我们开发的新技术，我们将能够以更低的成本更快地生产外壳。成型在东南亚完成，但组装在德国进行。

 

射线可透性

从技术角度来看，也许Carbon Mobile手机具创新性的方面是，该公司已经找到了一种使用碳复合材料外壳的方法，该外壳不会阻挡RF信号，但确实可以提供电气接地和静电耗散。他们称这项技术为HyRECM，代表“混合无线电复合材料技术”。

先，天线是使用多激光直接结构（LDS）模块创建的，这些模块封装在手机的顶部和底部的背注射玻璃/ PA6化合物下，该化合物本身是射线可透的。其次，该装置的主体使用导电油墨选择性地印刷在碳复合材料外壳的内表面上。这种导电油墨将碳纤维的各向异性导电性（仅在纤维方向上）更改为各向同性（在所有三个轴上），据说具有将电路板，天线，碳复合材料体甚至金属五金件连接到单个各向同性接地板和ESD溶液的作用。

“许多人试图解决碳纤维的信号阻断特性，但都失败了，但他们做得还不够，”Khalifeh沉思道。“这是我们着手解决的批技术障碍之一，因为我们知道这对于实现我们的其他目标至关重要。经过四年的研究，我们完成了不可能的事情，并找到了一种在“无线电支持”复合材料中使用碳纤维的方法。结果为下一代超薄、轻质和可持续的互联设备带来了难以置信的新机遇。

更环保、更清洁、OEM 

Carbon Mobile非常重视大限度地减少对环境的影响并参与循环经济。手机包装是纸板，便于回收，与Cloverly（美国佐治亚州亚特兰大）合作种植树木以抵消运输过程中的碳排放，与Cleanhub（德国柏林）合作，通过去除500克海洋塑料来抵消每部手机中使用的聚合物。通过碳下一次回收计划，客户在2022年退回设备并升级到新型号时，还可以获得400欧元的折扣，作为气候行动领导者的成员，Carbon Mobile承诺到2025年实现制造碳中和。为了减少电子浪费，回收的手机被拆卸，功能部件被重复使用，CFRTP机身被回收利用。除了消费者接触点之外，该团队还专注于帮助提高整个电子行业的可持续性。

“我们的终目标是在更广泛的背景下实现可持续发展，”Khalifeh解释说。“通过使用复合材料来降低材料使用量，并简化报废手机的拆卸以回收组件，我们可以帮助减少每年产生的59公吨电子废物。再加上在回收过程中具有更长的使用寿命和更高价值的材料的手机，我们的连接设备将拥有更少的隐含能量和更低的碳足迹.

在2022年，Carbon Mobile的主要关注点将是响应其他希望获得HyRECM技术许可的设备和电动汽车（EV）制造商。Khalifeh认为这是实现其更大野心的催化剂：“我们无法单独改变科技行业，”他说。无论是与其他制造商合作开发智能手机，还是创新可穿戴技术，我们的HyRECM技术都有无限的机会来推进未来的小型化和可持续技术。

该公司还计划推出MK III（Mark Three）型号，该型号将采用生物基聚合物 - 聚乳酸（PLA）和聚酰胺11（PA11）正在考虑中 - 以及回注射化合物中的回收碳纤维。该团队还在探索在基质中使用石墨烯来提高Z轴的散热值。

Carbon Mobile已经拥有客户群，并在去年获得了两个享有盛誉的奖项，包括红点设计奖和JEC复合材料连接创新奖。团队引以为傲的是什么？在一年的时间里取得了一年的生产成就？“我们解决了许多没有人认为不可能的技术问题，尽管COVID延迟，供应链短缺，预算不大，材料和工艺变化较晚，以及数十个其他挑战，我们将高质量的德国工程与尖端材料创新相结合，这将开启移动通信的未来，”Khalifeh预测。

“当你把它与业界轻、薄、漂亮的手机结合起来，再加上更精明的消费者真正寻找能够大限度地减少对地球影响的解决方案时，我们就得到了一个成功的价值主张，”Clews总结道。