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柔性玻璃将翻盖手机重新带回市场

来源:麻省理工科技评论

德国肖特公司(Schott)制造出一块比头发还薄并且长达500米的玻璃。

如果一部翻盖手机展开后,它的屏幕能和平板电脑的大小差不多,这样的手机屏幕就需要特殊的玻璃——柔性玻璃。如今,玻璃制造厂商已经能制造出比人类头发还薄的可弯曲玻璃,而真正可折叠的玻璃在数年后也将问世。

德国的玻璃制造厂商肖特公司已经能大规模生产这种超级薄、强度大且平滑的玻璃。这种玻璃和塑料一样柔软,电路也能制造在这种玻璃上。

乐视的智能手机首次利用这种新型玻璃制作了指纹识别传感器。肖特公司的发言人表示,在工业制造产商选择并使用这种新型玻璃的同时,希望类似这样以及其他种类的应用能给予这种新材料在市场中的一席之地。

肖特公司是首个能制造出超薄玻璃的公司,并且能使用离子交换的方式增强其强度

吕迪格·斯普瑞嘉德(Rüdiger Sprengard)是德国肖特公司美因茨分公司超薄玻璃商业发展部门的主管。他透露,现在公司已经能大规模生产长达1000米的柔性玻璃。

最近,他在旧金山一家酒店的房间里展示了这种样品。一捆半米宽500米长的玻璃,看起来就像一大卷玻璃纸一样。一块玻璃可以被卷成半径大约为9毫米一捆。“现在这样的玻璃还不能进行折叠”,他表示。“我们正在努力研发这样的玻璃,希望在几年后能面世。” 

递 给我手套和护目镜之后,斯普瑞嘉德又递给我一块纸张大小的玻璃。较纸而言,它明显要更薄也更硬。普通的纸厚度一般是100微米,这块玻璃却只有70微米。 就在我随意挥动这块玻璃就像把玩一块塑料时,一旁的公司代表急忙退到了一边,因为她没有佩戴任何眼部保护措施,而我挥动的毕竟还是玻璃。斯普瑞嘉德解释 道:“在研发超薄玻璃的初期,它很容易会破碎造成事故。但在两年前这样的问题已经被解决了。”

这种易碎性是大规模生产这种柔性玻璃的重大难题。为了解决这样的问题,肖特公司研发了制造玻璃的新工艺。他们参照了现有的制造刚性玻璃的工艺,选择采用离子交换技术来增强强度,另外常见于智能手机屏幕的康宁公司(Corning)也是使用的这种技术。

为了让玻璃越来越薄,也越来越柔软,制造商必须研制出增强玻璃强度的方法。肖特公司是首个能用离子交换技术增强超薄玻璃强度的公司。

肖 特北美公司(位于宾州)研发部副部长埃里克·乌鲁蒂(Eric Urruti)表示,实现这样的技术其实很难。简而言之,过程是这样的:玻璃由滚轮从一个大的熔炼炉中拉扯出来,并形成片状。然后侵入高温的钾离子浴,玻 璃中较小的钠离子就被较大的钾离子所替代,与此同时压缩也在玻璃内部形成。

这样,玻璃被压缩得越多,它的强度就越大。而玻璃越薄,控制这样 的压缩过程越困难。现在,肖特公司已经能制作20微米的玻璃。然而,要让其长度达到1000米,保持其厚度一致又是另外一道难题了。任何微小的瑕疵必须要 被磨平,否则制造成手机屏幕后,这些瑕疵就将成为屏幕破损的地方。

“当玻璃越来越薄,技术难点也变得不一样”,康宁公司(总部位于纽约)大 猩猩玻璃创新部的主任斯科特·福利斯特(Scott Forester)表示。康宁公司也在研发超薄的玻璃,已经可以将100微米薄的产品投入市场。当表层玻璃(例如手机屏幕)变得越来越薄,它们损坏的可能 性也就越大。“但相较于塑料,玻璃的抗损性能还是要好一些”,福利斯特补充道。

柔性电子产品已经取得了重大突破,但还是没有能吸引消费者的 眼球。如今,柔性屏幕被使用在一些智能手机上,例如三星Galaxy Edge,其方正的屏幕边缘呈曲面状,有机发光二极管(OLED)排列在塑料上作为屏幕显示,并与用康宁公司的大猩猩玻璃制作而成的屏幕叠在一起。大家可 以想象,如果屏幕的玻璃是柔性的,再加上一些调整,这台手机就能做成柔性的。而现在常见的手机屏幕厚度大约在550微米左右,这比肖特公司展示的样品厚了 10倍。

福利斯特表示,这样的玻璃肯定能在柔性电子产业中占有一席之地。超薄玻璃工艺已经就绪,而柔性电子电路也正在不断进步。现在他们都在等待合适的设计方案和买家。福利斯特表示:“我们必须要通过合适的亮点将产品的价值展现给人们。”

虽然,超薄玻璃的前景仍然是一个大大的问号,康宁公司依旧在研发这样的玻璃。由于离子交换技术很难运用于超薄的材料,公司现在开始从材料的根本寻求改变——改变玻璃的构成。

“人类从石器时代就开始使用玻璃,但其中的化学原理还有很多都是未知的”,福利斯特表示。“我们的研发人员每天都要测试30到40种全新的玻璃加工工艺。”

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