AR/VR材料大全
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前段时间，Facebook宣布更名为Meta后，AR/VR随之火热起来。根据IDC 预测，VR 头戴设备的出货量将从 2020 年的约500万台增加到 2025年的2800+万台。AR 头戴设备，预计出货量增长将从 2020年的约30万台增加到2025的2100万台。AR/VR头显设备成为消费级电子产品指日可待。
HTC Vive Focus 3 拆解
目前为止，成本偏高、便携性不佳、内容匮乏等因素，是摆在VR/AR面前亟需破解的难题。从材料的角度来看，AR/VR所用到的材料有几类:
第一类，结构性材料要求轻量化、低密度，高强度；
第二类光学材料：透明度以及红外穿透性，尺寸稳定性；
第三类，人体接触材料，要求舒适性，透气性，耐化学性，耐磨等；
第四类：亮丽的外观，绿色环保，低碳可持续也是大品牌的目标之一。
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（一）塑胶材料
1. 尼龙（PA）
尼龙（Nylon）化学名为聚酰胺，是世界上第一种合成纤维，是分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂的总称。尼龙具有优良的力学性能和电绝缘性能，机械强度高，韧性好，还具有优良的耐热性、耐候性和耐摩擦性。
尼龙在AR/VR上可用作边框、外壳、头部松紧带和卡扣等，相关材料供应商有：帝斯曼、阿科玛、杜邦、华力兴、山东祥龙、山东东辰、同益股份等。
值得注意的是，部分材料厂商开始在AR/VR布局的超低密度尼龙，具有更加轻巧、延展性好、形状记忆、可染色等特点。
图 Bose智能音频眼镜，尼龙边框
图 杜邦尼龙材料用于运动眼镜
图 阿科玛生物基PA11用于VR眼镜部件
透明尼龙具有透光率高、质轻、透氧率高等特点，可用作VR/AR镜片及其他部件。透明尼龙技术要求更高，相关材料供应商有：艾曼斯、阿科玛、赢创、科莱特等。艾曼斯透明尼龙已应用到华为、Google、Mate等AR/VR设备上。关注公众号，对话框中输入“群”可以申请加入AR/VR产业微信群
2. 聚碳酸酯（PC）
聚碳酸酯（PC）既具有类似有色金属的强度，同时又兼备延展性及强韧性，它的冲击强度极高，用铁锤敲击不能被破坏，能经受住电视机荧光屏的爆炸。聚碳酸酯的透明度又极好，并可施以任何着色。可用作AR/VR的主体框架和镜片等。相关材料供应商有：科思创、三菱化学、万华化学等。
图 Rokid Air主体材质使用了聚碳酸酯和医用级镁铝合金
图 Bose智能音频眼镜运动款，镜片采用聚碳酸酯材质
图 聚碳酸酯AR/VR镜片 来源网络
3. COC
COC是是具有环状烯烃结构的非晶性透明共聚高分子材料。COC具有与PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂）相匹敌的光学性能以及高于PC（聚碳酸酯）的耐热性，还有低吸水性、优良的尺寸稳定性等，在市场上获得了很高的评价。COC还具有改善水蒸汽气密性，增加刚性、耐热性，能赋予易切割性等优点。材料供应商为宝理塑料、三井化学等。
图 三井化学APEL®可用于AR/VR穿戴式装置光学零件
4. PMMA
聚甲基丙烯酸甲酯，简称PMMA，是一种高分子聚合物，又称作亚克力或有机玻璃，具有高透明度，低价格，易于机械加工等优点，是平常使用的玻璃替代材料。PMMA密度较低，但机械强度高，透光率高达92%，光学性、绝缘性、耐候性、可加工性佳。
图 VR 非球面PMMA镜片
5. 碳纤维
碳纤维是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性。碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。亚马逊第二代Echo Frames镜框采用碳纤维和钛合金制成。材料供应商有：中材科技、新秀新材等。
图 新秀新材碳纤维制成的VR／AR眼镜架
图 亚马逊第二代Echo Frames
6. TPU
热塑性聚氨酯弹性体又称热塑性聚氨酯橡胶，简称TPU，是一种(AB)n型嵌段线性聚合。TPU具有高强度、高韧性、耐磨、耐油等优异的综合性能，加工性能好，广泛应用于国防、医疗、食品等行业。在VR/AR领域，TPU 可用作镜片防尘膜，固定头带、头枕等。材料供应商有路博润、科思创、阿科玛等。
图 VR头带、头枕 来源：网络
图 TPU防尘膜 来源：网络
（二）金属材料
1. 镁合金
镁合金有镁铝合金和镁锂合金。镁锂合金是密度最小的合金材料，密度一般为1.35-1.65，比普通镁合金轻1/4-1/3，比铝合金轻1/3-1/2,，被称为超轻合金。镁锂合金具有高的比强度比刚度，和优良的抗震性能以及抗高能粒子穿透能力，而且其密度远远小于新型航空用的密度，是航空、航天、兵器工业、核工业、汽车、3C产业、医疗器械等领域最理想并有着巨大发展潜力的结构材料之一。西安四方超轻一款镁锂合金AR眼镜结构件，其重量只在12-15g之间。
图 HTC Vive Focus 3 采用镁合金
2. 钛金属
钛合金重量轻，具有非常高的强度和韧性（即使在极端温度下也是如此）以及耐腐蚀性和耐高温性。由于成本较高，只有军事领域、飞机、航天器、自行车、医疗设备、珠宝、高应力部件（如跑车的连杆）以及一些高档运动用品备和消费电子产品中有用到钛合金。枭龙一款AR智能眼镜采用了钛合金眼镜架，亚马逊第二代Echo Frames也用到了钛。材料供应商有湘投金天等。
图 枭龙 XLOONG X300 AR智能眼镜 来源：官网
3. 液态金属
液态金属指在室温附近或更高一些的常温下呈液态的金属，又称低熔点金属。典型的有镓基、铋基金属及其合金，具有安全无毒、可流动、高导电、高导热、高强度等优异性能。宜安科技将其用于VR转轴。关注公众号，对话框中输入“群”可以申请加入AR/VR产业微信群
图 最右侧为VR转轴 来源：宜安科技展台
（三）有机硅
有机硅，即有机硅化合物，是指含有Si-C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物。由于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性。有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。材料供应商有新安天玉、信越化学、埃肯、陶氏等。
图 VR面罩，有机硅材质
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3
万华创新型TPU在智能穿戴领域的应用优势
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4
有机硅在智能穿戴设备上的应用
思立可 王伟杰 研发部经理
5
智能穿戴产品整体防水解决方案
海瑞思 成卓峰 市场部经理
6
多射植入注塑（MSIM）元素在智能穿戴产品中的应用
现代精密 黄友勤 工程副总经理
7
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3M 蔡敏 业务拓展经理
8
特种尼龙在智能手表、AR/VR上的解决方案
阿科玛 黄彩贺 中国开发和销售经理
9
有机硅TPV改性TPU在可穿戴设备上的应用潜力
西安匹克玄铠 李峰 首席科学家
10
镁锂合金超轻材料在AR/VR眼镜上的应用
四方超轻 王瑞 副总工程师
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LSR液态硅胶在智能穿戴上的应用
新安天玉 吴家伟 技术中心主任/产品总工程师
12
DAKIN彩色氟橡胶在智能硬件上的应用
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