今日中国


越坚硬,越美丽


2013-12-06 17:08:18     作者: 马迪    字号: T|T    来源:

自从iPhone出现,玻璃屏幕已经从一种材料变成了一种美学—我们触摸它,使自己的身体与电路闭合,将动作转换为数据,实现物理上的自我与数字内容的对接。

目前大多数智能终端产品都采用玻璃薄片,来覆盖、保护相对脆弱的显示屏和触控屏。这种玻璃“非同寻常”,比如它的厚度一般在2毫米以内,表面非常平整光洁,透光性极好,整体也有一定韧性,在按压下也不会出现裂痕……更重要的是,它要够硬—这样才能确保耐磨,在日常的频繁使用中不会被轻易刮花。

改变世界对玻璃的看法

玻璃屏幕大行其道可以说是近几年的事,但其制作技术早已有之。

1960年代,康宁公司开始探索增强玻璃强度的方式,首先创造出了名为Chemcor的高强度玻璃,这就是“大猩猩”玻璃(Gorilla Glass)的前身。但Chemcor高昂的价格以及当时存在的缺陷让销售陷入了困境,1971年康宁正式关闭了这个项目,将Chemcor封存起来,作为一种技术储备,等待着合适的时机。

这个时机直到35年后才到来。2007年,苹果帮主乔布斯在试用第一代iPhone时发现,塑料屏幕很容易被刮花,身为完美主义者的乔帮主当然不能容忍这个大bug。他找到康宁的CEO,希望对方在6个月的时间内,量产一种前所未有的超薄、超强度玻璃。

一般来说一款新产品从发明到量产需要数年的时间,但康宁的工程师硬是接下了这个大单—他们在极短的时间内改进了Chemcor的制作工艺,又调整了Chemcor的成分构成,其完成品就是如今覆盖在iPhone以及iPad屏幕正面的“大猩猩”玻璃。

iPhone的发布在世界范围内掀起了一股触屏旋风。“大猩猩”轻薄、耐刮、易于触控及清洁的特性已经改变了过去人们对于玻璃的传统看法,各种最炫、最酷的电子产品纷纷找上门来。目前,搭载这种玻璃的设备已达十亿台,遍布世界上33个主要品牌与750多种产品,包括笔记本电脑、平板电脑、智能手机和电视等。如果你曾触摸、滑动或爱抚一种电子设备,那么就肯定跟这只“猩猩”亲密接触过啦!

“大猩猩”并非无敌

那么“大猩猩”究竟是如何炼成的?其实它源于我们生活中常见的钠钙玻璃。

“修炼秘籍”如下:在制作钠钙玻璃的过程中加入铝,得到略具开放结构的铝硅酸盐玻璃;然后将其置于400℃的钾盐热槽中,让较大的钾离子将玻璃中较小的钠离子置换出来;当玻璃冷却下来时,占据更大空间的钾离子被挤压在一起,在玻璃表面产生一层高压应力层。另外,钾离子也赋予了“大猩猩”玻璃更大的柔韧性,在轻微弯曲的情况下不易断裂。

原理虽然简单,但我们都知道玻璃的表面是致密的,一般的处理只能在玻璃表面形成非常薄的保护层。而康宁却有“独家秘方”,能使钾离子渗入到玻璃深处,形成更厚的保护层,这就“大猩猩”强悍无比的原因。

第二代“大猩猩”玻璃拥有与第一代相同的保护特性,但用料减少20%,令屏幕看起来更加清晰,在测试中可承受高达121磅的定点重压。今年推出的第三代则将可见划痕减少40%,同时结构强度提升40%。但“大猩猩”毕竟不是“金刚”—是玻璃就一定会碎,强化至极亦会有它的先天弱点。

首先,在多数测试中,“大猩猩”玻璃展现的都是其“正面”的强大防御力,但它如同普通玻璃一样,对“旁敲侧击”的抗性较低。不幸的是,当手机坠落时几乎总是边角先着地,由于机身较重,这力度足够让“大猩猩”玻璃产生裂痕,因“自由落体”而爆屏的手机于是屡见不鲜。

除了地心吸力,“大猩猩”玻璃也难防另一样东西—石英。石英是自然界中分布最广的一种矿物,我们生活中的每个角落都有石英或石英微粒的存在。“大猩猩”玻璃与石英的硬度相仿,因此说不定什么时候,便会被埋伏在暗处的石英划伤,细微划痕就就难以避免了。

人人都爱“蓝宝石”

从以上的分析中可见,“大猩猩”玻璃只是“强化”了的玻璃,并不是无敌铁板。有没有更坚硬的玻璃呢?

这就是蓝宝石玻璃(SAPPHIRE GLASS)出场的时刻了。众所周知,天然蓝宝石主要成分是氧化铝,属于硬度为9的刚玉类宝石,仅次于钻石。而蓝宝石玻璃则是人工合成的,与天然蓝宝石的化学成分和硬度几乎完全相同,非常坚硬,不易被磨坏。

其制作过程也比“大猩猩”玻璃复杂得多—将真正的蓝宝石籽晶、刚玉等氧化铝物质放在特殊熔炉中,密封、真空,加热至2100摄氏度直到所有材料都熔化在一起。在接下来16—17天中,经过一系列冷却循环,让这些物质从下至上慢慢结晶,最终得到一整块人造蓝宝石。

蓝宝石玻璃硬度仅次于钻石,具有相当出色的耐磨、抗刮特性,但由于造价高,目前只应用到一些奢侈手表和高端手机屏幕上。目前苹果手机的部分组件已经开始使用蓝宝石玻璃,比如iPhone 5s的Touch ID指纹扫描传感器和后置摄像头。

近日,苹果与蓝宝石玻璃生产厂商GT高科签订了一单价值5.78亿美元的合同,内容包括在美国亚利桑那州设立新厂,生产专供苹果使用的蓝宝石玻璃。这次结盟无疑是一个未来趋势的反映:随着蓝宝石玻璃的产能增加、成本降低,我们有望在更多手机屏幕上见到它。不过,就算是钻石屏幕,在中国也免不了被贴上保护膜吧。

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