Материалы защитного стекла: что изображено на дисплее вашего телефона

Посмотрите на любой телефон, планшет или экран сегодня. Верхний слой, к которому вы прикасаетесь, называется покровным стеклом. В индустрии люди называют это просто компьютерной графикой или закрывающей линзой. Он расположен прямо над модулем дисплея. Его работа проста. Защитите экран внизу. А с помощью печатных чернил по краям устройство будет выглядеть хорошо.

 

Защитное стекло не всегда стекло. Иногда это пластик. ПК, ПММА или их смесь. Но в большинстве телефонов и небольших дисплеев стекло является стандартом. Именно так развивался рынок.

 

Так из чего на самом деле сделан этот кусок стекла? Давайте разберемся.

 

Сырьевой микс

Стекло начинается с смеси сырья. Основные ингредиенты покровного стекла включают диоксид кремния, оксид алюминия, оксид кальция, оксид натрия, оксид лития, оксид калия и оксид магния. Первые четыре составляют большую часть веса. Они составляют основу.

Вместе они создают так называемое силикатное стекло. Диоксид кремния создает структуру. Другие оксиды помогают снизить температуру плавления и формируют окончательные свойства стекла.

Каждый ингредиент в этой смеси имеет значение. Измените рецепт, и вы измените характеристики стекла. Механически, термически, оптически. Это также меняет сложность производства и его стоимость. Производители стекла тратят годы на настройку этого баланса.

Давайте пройдемся по основным ингредиентам один за другим.

 

Диоксид кремния

Это основа. Он образует сеть, которая скрепляет стекло. Думайте об этом как о каркасе дома. Он объединяется в блоки, называемые кремниевыми тетраэдрами. Эти соединения придают стеклу базовую прочность и стабильность.

Больше диоксида кремния означает более прочное стекло. Повышенная химическая стойкость. Лучшая термическая стабильность. Но нельзя подниматься слишком высоко, иначе стекло станет трудно плавить и придавать ему форму.

В натриево-известковом стекле содержание диоксида кремния обычно составляет от 60 до 75 процентов. В алюмосиликатном стекле он немного ниже, обычно от 52 до 63 процентов.

 

оксид алюминия

Добавьте оксид алюминия, и все изменится. Улучшает химическую стабильность. Это означает, что стекло лучше противостоит кислотам и щелочам. Такие вещи, как гидроксид натрия, соляная кислота и даже в некоторой степени плавиковая кислота. Это также повышает механическую прочность. Более высокая прочность на сжатие, более высокая прочность на растяжение. Стекло просто лучше выдерживает нагрузки.

Оксид алюминия также влияет на тепловое расширение. Это снижает скорость расширения, что делает стекло более стабильным во время химического упрочнения. Меньше деформации, меньше изменений размеров.

Количество оксида алюминия фактически определяет, какое стекло у вас есть. Низкое содержание алюминия, среднее содержание алюминия, высокое содержание алюминия, сверхвысокое содержание алюминия. Чем больше вы добавляете, тем прочнее становится стекло.

В алюминиевом стекле с низким и средним содержанием алюминия, которое по сути представляет собой натронную известь, содержание оксида алюминия составляет от 5 до 13 процентов. В стекле с высоким содержанием алюминия оно достигает 13–24 процентов.

 

Оксид кальция

Оксид кальция помогает плавлению. Это снижает температуру, необходимую для плавления шихты, и облегчает текучесть стекла во время формования. Это также способствует химической стабильности и механической прочности.

В натриево-известковом стекле содержание оксида кальция обычно составляет от 5 до 12 процентов. У алюмосиликатного стекла оно ниже, обычно от 1 до 5 процентов. Две причины для этого. Во-первых, в высокотехнологичных оптических приложениях оксид кальция может мешать светопропусканию, поэтому держите его на низком уровне. Во-вторых, оксид алюминия в алюмосиликатном стекле уже выполняет многое из того, что делал бы оксид кальция. Значит, вам нужно меньше.

 

Оксид натрия

Это имеет решающее значение для химического упрочнения. Это основной игрок в процессе ионного обмена. Ионы натрия в стекле заменяются более крупными ионами калия из соляной ванны. Этот обмен подвергает поверхность сжатию и делает стекло более прочным.

Оксид натрия также помогает при плавлении. Он снижает вязкость, поэтому стекло легче течет при более низких температурах. Это упрощает производство.

Но есть компромисс. Слишком много оксида натрия – и вы начнете терять механическую прочность и термическую стабильность. Таким образом, вы держите его в пределах диапазона.

В натриево-известковом стекле содержание оксида натрия обычно составляет от 10 до 18 процентов. У алюмосиликатного стекла оно ниже, примерно от 0 до 5 процентов.

 

Другие ингредиенты

Есть и другие. Оксид лития, оксид калия, оксид магния, оксид бора. Каждый играет свою роль. Литий способствует ионному обмену и позволяет снизить температуру упрочнения. Калий придает глубину укрепляющему слою. Магний повышает твердость и стабильность. Бор помогает улучшить устойчивость к тепловому удару и электрические свойства.

 

Вывод

Защитное стекло выглядит просто. Тонкий прозрачный лист. Но то, что входит в его состав, — это тщательно сбалансированное сочетание материалов. У каждого ингредиента есть своя работа. Поменяйте любой, и стекло изменится вместе с ним. Сила, четкость, насколько хорошо он крепится, как легко его сделать. Все возвращается к этому рецепту.