IT之家（www.ithome.com）：科普：智能手機(jī)玻璃背后的技術(shù)

很多人都將焦點(diǎn)放在智能手機(jī)的屏幕上，比如屏幕分辨率、屏幕大小、屏幕材質(zhì)、屏幕色彩以及屏幕亮度等等。而罩在屏幕外面的那一層保護(hù)玻璃得到的關(guān)注相對(duì)少一些，現(xiàn)在，我們是時(shí)候來(lái)了解美女旁邊的護(hù)花使者了。

鋼化玻璃

每年用戶用于修復(fù)破碎屏幕的費(fèi)用大約10億美元，還有一部分用戶選擇繼續(xù)忍受碎裂的屏幕。2014年的大部分旗艦高端機(jī)均采用第三代康寧大猩猩玻璃作為屏幕防護(hù)，它也是鋼化玻璃的一種。鋼化玻璃是多道熱力和化學(xué)加工過(guò)程的結(jié)果，因此較普通玻璃更加堅(jiān)固。

如果你在顯微鏡下觀察一塊玻璃，那么你將會(huì)發(fā)現(xiàn)上面擁有許多細(xì)小的瑕疵和微小的裂痕。這些微小的裂痕容易造成屏幕破裂。比如說(shuō)，只要在玻璃上施加足夠的力量，這些原本的細(xì)小的裂痕將會(huì)擴(kuò)大，最終造成整塊玻璃碎裂。

請(qǐng)你想象一下，你現(xiàn)在有兩張紙，一張紙完好無(wú)損，另一張紙中間有一條小裂縫，后者輕輕一撕就被撕壞?，F(xiàn)在，你接著想象，如果小裂縫出現(xiàn)在紙張的邊緣，那么這張紙會(huì)更加容易被撕壞。也就是說(shuō)，壓力更容易在邊緣和尖銳的邊角起作用。這就是為什么工匠制作窗戶時(shí)偏向于打造圓潤(rùn)的邊角。

普通玻璃其實(shí)存在這許多細(xì)小的瑕疵和裂縫，鋼化玻璃通過(guò)多種不同技術(shù)將這些裂縫縫合。

康寧大猩猩玻璃是鋼化玻璃的一種，屬于鋁硅酸鹽玻璃，是智能手機(jī)最常用玻璃，比如Galaxy S5、HTC One M8以及iPhone均采用康寧大猩猩玻璃。熱制力在玻璃外部產(chǎn)生壓縮力，迫使屏幕上的細(xì)小縫隙緊密結(jié)合，增強(qiáng)了大猩猩玻璃的堅(jiān)固性。除了熱制力之外，大猩猩玻璃還經(jīng)過(guò)一道名為離子交換的化學(xué)過(guò)程，這道工序也能夠增強(qiáng)玻璃堅(jiān)固度。

這種玻璃中包含許多生產(chǎn)過(guò)程中的鈉，當(dāng)玻璃浸泡在熱融鉀中時(shí)，鉀離子會(huì)融進(jìn)玻璃中，取代鈉離子的位置。鉀離子大于鈉離子，這將會(huì)對(duì)玻璃表面產(chǎn)生壓力，就像回火處理一樣，讓玻璃變堅(jiān)固。

鋼化玻璃十分堅(jiān)固，第三代康寧大猩猩玻璃比大部分金屬堅(jiān)硬，有可能是手機(jī)表面最為堅(jiān)固的地方。當(dāng)用戶將手機(jī)與鑰匙放在統(tǒng)一口袋中，屏幕不會(huì)被鑰匙刮花，但手機(jī)背部會(huì)留下痕跡。

接下來(lái)我們看看大猩猩玻璃的技術(shù)指標(biāo)，不同級(jí)別描述不同硬度：

楊格系數(shù)：材料的彈性，系數(shù)越高硬度越高，不過(guò)副作用是增加了材料的脆性。

泊松比：材料在單向受拉或受壓時(shí)，橫向正應(yīng)變與軸向正應(yīng)變的絕對(duì)值的比值。想象經(jīng)過(guò)拉伸的泡泡糖，中間會(huì)變得越來(lái)越薄。

剪切模量：材料對(duì)修剪的反應(yīng)，這是防止裂縫形成的一個(gè)重要因素。

斷裂韌性：衡量材料對(duì)裂紋擴(kuò)展的阻力。

我們將康寧大猩猩玻璃3與最新發(fā)布的康寧大猩猩玻璃4對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，第四代的楊格系數(shù)變低，這也意味著第四代玻璃的脆度降低。

不過(guò)，我們也發(fā)現(xiàn)在化工堅(jiān)固方面，第四代厚度層增加，從40μm增加到90μm，這意味著第四代大猩猩玻璃的防破碎和防裂紋擴(kuò)展能力得到了增強(qiáng)。下圖為第三代和第四代康寧玻璃的抗損壞能力對(duì)比：

不過(guò)，如果你使用屏幕保護(hù)膜，兩者之間的差別會(huì)變小，因?yàn)槠聊槐Ｗo(hù)膜會(huì)分散壓力，避免壓力集中在一個(gè)點(diǎn)造成玻璃損壞。無(wú)論人們?cè)鯓油ㄟ^(guò)技術(shù)來(lái)強(qiáng)化玻璃堅(jiān)固性，但都無(wú)法讓玻璃天生的缺陷消失，這就是為什么一些手機(jī)廠商開(kāi)始將目光投向了其他材料，比如藍(lán)寶石。