Helten bag: Hvorfor dækglas kan overraske dig

Her er hvad jeg indså den nye dag: Vi bruger mange penge på telefoner, tablets eller tv'er, men den del, vi rører ved-den del, der tager al misbruget-får næsten ingen opmærksomhed.

 

Det glas på forsiden? Det er ikke bare

et stykke vinduesmateriale. Det er nok den mest konstruerede komponent, du aldrig vil tænke på.

Et hurtigt Reality Check

Tag din telefon ud lige nu. Se på det. Det glas har overlevet fald, nøgler i lommen, landinger med-siden nedad på hvem-ved-hvilken overflade og tusindvis af fedtede fingerstryg. Og det er der stadig, stadig klart, og det fungerer stadig.

 

Det er ikke held. Det er kemi.

 

Styrke tingen

De fleste tror, ​​at glas går i stykker, fordi det er "skørt". Det er ikke helt rigtigt. Glas går i stykker på grund af små overfladefejl-mikroskopiske revner, du ikke engang kan se. Under stress spredes disse revner. Snap.

 

Dækglas fikser dette gennem et trick kaldet ionbytning. Du tager glasset, dypper det i et varmt kaliumsaltbad, og kaliumionerne (som er store) bytter plads med natriumioner (som er små) nær overfladen. De store ioner propper sig selv ind, skaber kompression og klemmer bogstaveligt talt disse mikro-revner til.

 

Resultat? En overflade, der kæmper tilbage, når du forsøger at bryde den.

 

Branchenørderne kalder dette "saghærdning". Alle andre kalder det "hvordan min skærm overlevede det fald."

 

The Scratch Thing

Ridser er et andet udyr. De handler ikke om kompression-de handler om hårdhed.

 

Her er det, folk tager fejl: hårdhed er ikke det samme som styrke. Du kan have glas, der er utroligt hårdt (modstår at ridse), men skørt (knas nemt). Eller glas, der er sejt (bøjer før det går i stykker), men blødt (ridser, hvis du ser forkert på det).

Moderne dækglas forsøger at balancere begge dele. De seneste ting fra Corning, AGC, Schott-de justerer kemien for at få hårdhed uden at ofre drop-ydeevnen. Det er en konstant afvejning-.

 

Føl-tingen

Den her er subtil, men enorm.

 

Har du nogensinde brugt en billig tablet og følt, at din finger trak? Ligesom skærmen havde friktion? Det er overfladeenergifysik. Bare glas har høj overfladeenergi-det vil gerne holde sig til ting, inklusive olien på din hud.

 

Godt dækglas har en belægning-som regel en fluorpolymer, samme familie som teflon-, der ødelægger overfladeenergien. Din finger glider i stedet for pinde. Olie perler op i stedet for at smøre.

 

Den "premium-følelse" alle taler om? Det er ikke glasset. Det er belægningen.

 

Den optiske ting

Her er et tal: ubehandlet glas reflekterer omkring 4% af lyset på hver overflade. To overflader? 8% væk. På en lys dag skjuler den refleksion din skærm.

 

Anti-reflekterende belægninger løser dette ved at skabe destruktiv interferens-dybest set ved at udligne det reflekterede lys. Fysikken involverer stabling af lag med forskellige brydningsindekser, hver med nøjagtig den rigtige tykkelse.

 

Udført godt, refleksion falder til under 1 %. Skærmen ser ud som om den er trykt på overfladen i stedet for at være begravet bag glas.

Holdbarhedsproblemet, som ingen nævner

 

Her er det, der holder ingeniører oppe om natten: alle disse forbedringer-styrke, hårdhed, belægninger-de bekæmper hinanden.

 

Den kemiske styrkelse, der gør glas stærkt? Ændrer overfladen, gør belægningsvedhæftning vanskelig. Belægningerne, der føles fantastisk og dræber refleksioner? Slid med tiden, hvis det ikke gøres rigtigt. Hårdheden, der modstår ridser? Kommer ofte med skørhed.

 

At balancere det hele-det er den svære del.

 

Fremtidens ting

Et par ting kommer ned i røret:

Selv-helbredende glas er ikke længere sci-fi. Ikke for dybe revner, men for mikro-afskrabninger-de små ridser, der opbygges over år. Nogle forskergrupper har belægninger, der flyder og reparerer ved stuetemperatur.

 

Indlejret funktionalitet er allerede her i laboratorier. Glas med sensorer indbygget, så selve dækglasset bliver en del af touch-systemet i stedet for blot at beskytte det.

 

Tyndere og stærkere fortsætter. UTG (ultra-tyndt glas) til foldbare er på 30 mikron nu. 15 mikron kommer. Til sidst får vi glas, der bøjer som plastik, men som føles som glas.

 

Bedre genbrug, fordi regulatorer presser på. Specialglas er svære at genbruge-anden kemi end flaskeglas. Industrien er ved at finde ud af, hvordan man kan genvinde og genbruge uden downcycling.