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郑州华晶金刚石股份有限公司

iPhone12为什么不用耐刮擦的钻石涂层?

关键词 金刚石 , 钻石涂层|2020-10-16 10:02:52|来源 中国超硬材料网
摘要 经过几个月的猜测和披露,苹果终于在北京时间10月14号凌晨1点正式发布iPhone12,除了外观致敬iPhone4,回归经典,还用上了康宁公司最新的超瓷晶玻璃面板。官方宣传,采用超...

经过几个月的猜测和披露,苹果终于在北京时间10月14号凌晨1点正式发布iPhone 12,除了外观致敬iPhone4,回归经典,还用上了康宁公司最新的超瓷晶玻璃面板。官方宣传,采用超瓷晶玻璃面板的iPhone 12的抗跌落能力较前代产品增至四倍,这也是 iPhone 在这项功能上的一大飞跃。
       在这里,你可能会问,什么是超瓷晶玻璃面板?跟此前美国创新公司Akhan Semiconductor公布的利用钻石的坚硬特性研发出一种钻石玻璃有啥区别?iPhone 12为什么不用钻石玻璃呢?

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       首先,从技术原理带大家了解什么叫超瓷晶玻璃面板!
       一般来说,防摔玻璃或者说强化玻璃有两种,一种是目前最常见的钢化玻璃,多用于汽车、火车的车窗玻璃,它是由普通玻璃经过高温锻造而成。钢化玻璃的特点就是防爆性更强,就算爆了,也不会出现常见玻璃的锐利面。
还有一种强化玻璃就是目前手机面板频繁使用的化学强化玻璃,这也是康宁多代大猩猩玻璃的特点。普通玻璃经过渗透或置换离子,玻璃密度和强度都可以得到很不错的提升。旭硝子、板硝子、中央硝子是目前最常见的置换离子,但是这一次的iPhone 12多做了一种工艺。

       纳米级瓷晶体

       通过引入硬度比大多数金属还要高的纳米级瓷晶体(应该是氧化物,比如氧化锆、氧化铝等物质),使其与玻璃融为一体。相对于传统的化学强化玻璃,最大的优势便是破裂的粘合度,也就是即使掉落摔倒,氧化物本身对玻璃的粘合度会让整个玻璃碎面大大减少,从而减少整个破碎的碎面面积。
       原理听上去简单,但因为瓷的本身并不透明,所以实际加工难度极高。通过特殊的工艺配方,控制晶体类型和结晶度,从而尽可能体现瓷的硬度,同时保持材料的光学通透性。
       除了坚固,超瓷晶玻璃面板还抗刮划。采用与玻璃背板相同的双离子交换工艺,对面板进行强化,以抗刮裂和划痕,抵御日常磨损。正是这些技术上的突破,成就了这块非常适合在显示屏上使用的超瓷晶面板。
       至于有没有官方说的抗跌落能力增至四倍,还需要等待市(手)场(残)的检验。

       更坚固的钻石涂层玻璃

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图:Akhan Semiconductor公司的钻石玻璃看起来和普通玻璃差不多,但是其表面有纳米级钻石晶体涂层

       以Akhan Semiconductor公司的钻石玻璃为例,这种玻璃由实验室制造的纳米钻石材料制成。它可以涂在塑料聚合物片上,也可以涂在未经处理的可弯曲玻璃片上。Akhan表示,钻石玻璃十分坚硬,而且完全可以折叠,可以为可折叠设备制造超轻、超薄、超硬的屏幕。
       Akhan创始人兼首席执行官亚当·汗(Adam Khan)说:“纳米钻石本身实际上是半柔性的,我们可以在柔性玻璃上涂层。这种涂层不会影响玻璃的可折叠性,原始设备制造商的反馈非常积极。”
       除了异常坚硬外,这种钻石晶体也不会出现Galaxy Fold、摩托罗拉Razr屏幕上对折后的那种难看折痕。
       亚当说,Miraj钻石玻璃也可以覆盖在可折叠手机的底面上,这样制造商就不需要在手机内部使用金属来支撑超薄的屏幕。
       与此同时,钻石玻璃还具有防水和防油功能。同时能保持散热,让手机保持较低的温度,从而延长使用这种材料的手机的电池寿命。
       其实,这种由实验室制造的纳米钻石材料叫类金刚石薄膜,英文名称为Diamond  Like  Carbon(DLC),其中的DLC是一种可以表现出金刚石典型特性的非晶态碳材料。
       智能手机、手表等设备增加这样一层镀膜之后,可以将玻璃硬度提升到硬度堪比蓝宝石玻璃,达到9级莫氏硬度,较普通玻璃耐刮擦能力提升20倍。
       目前,华米正式将类金刚石镀膜工艺带到了Amazfit GTR 2与Amazfit GTS 2智能手表的屏幕上。
       至于iPhone12为什么不用类金刚石薄膜玻璃?最主要的是成本因素,手机屏幕要比手表屏幕尺寸大很多,随着尺寸的增大,类金刚石薄膜玻璃的成本呈几何趋势上升。以iPhone12近亿的销量,带来的成本是巨大的,追求高利润的苹果,短时间是不会牺牲利润,用上钻石涂层玻璃。更何况今年还美其名曰为了环(成)保(本),iPhone 12全系不附赠耳机与充电器!
       另一个方面,跟屏幕显示效果有关。通过官网数据得知,iPhone12的峰值亮度最高达1200 尼特、色彩对比度2000000:1。目前工艺制作出来的类金刚石薄膜玻璃,在透光性等方面暂时无法满足苹果的高标准。
       如何提高屏幕的强度,让它变得不那么脆弱,依然是许多厂商都要面对的问题。随着苹果、华米等厂家在屏幕强化上相继做出突破后,相信也会带动更多厂商,投入屏幕保护技术的研发。也许在不远的将来,类金刚石薄膜玻璃在我们的生活中越来越常见,无论是手机屏幕还是智能手表的屏幕,都可以无惧跌落与刮擦。
       由中国超硬材料网&DT新材料主办的第五届国际碳材料大会暨产业展览会——金刚石论坛将于2020年11月17-20日在上海跨国采购会展中心拉开帷幕。届时,金刚石论坛设金刚石创新应用分论坛,围绕类金刚石薄膜的创新应用、纳米金刚石电化学应用、金刚石在电子产品中的应用等话题诚邀吉林大学邹广田院士、中科院深圳先进院唐永炳研究员等专家学者进行深入交流,探讨金刚石的创新应用。


金刚石论坛参考议题

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