無懼2米高空跌落康寧大猩猩玻璃的前世今生

程可可

“大猩猩”的誕生

作為一家歷史悠久的企業(yè)，康寧的歷史可以追溯到1851 年，在光纖、消費(fèi)電子玻璃面板占據(jù)了數(shù)一數(shù)二的市場(chǎng)份額。玻璃一直是康寧公司最主要的業(yè)務(wù)之一，從制作電燈泡到生產(chǎn)鋼化玻璃，從日常玻璃制品到直升機(jī)風(fēng)擋玻璃，康寧逐漸成為玻璃領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。而進(jìn)入消費(fèi)電子領(lǐng)域，是從2007 年與蘋果的合作開始。

當(dāng)時(shí)，蘋果正打算推出首款iPhone，需要一塊足夠耐用的屏幕，追求完美的喬布斯找到康寧公司，希望康寧在6 周內(nèi)開發(fā)出一款輕薄耐磨堅(jiān)硬的玻璃面板。為此，康寧公司改進(jìn)了“熔融下拉”工藝，在提高玻璃黏性的同時(shí)，使得玻璃具備了足夠的抗壓能力，這就是第一代康寧大猩猩玻璃。

熔融下拉工藝需要先將純砂與其他無機(jī)材料加熱到1000℃以上進(jìn)行熔融，然后將熔融的玻璃攪拌均勻后流入一個(gè)稱為“熔融封閉隔熱管”的V 形底大型收集槽。熔融狀態(tài)的玻璃從隔熱管的兩邊均勻外溢，兩側(cè)玻璃流在隔熱管的V 型底部融合。融合的玻璃流進(jìn)入拉制設(shè)備，下拉出微米級(jí)厚度的玻璃板。接下來，玻璃還會(huì)經(jīng)歷一番離子交換的過程：玻璃成型要浸泡在硝酸鉀溶液中使其發(fā)生離子交換反應(yīng)，用鉀離子置換原有的鈉離子，最終獲得強(qiáng)度更出色的玻璃面板，這期間還有很多更復(fù)雜的工藝和秘密配方。由于熔融下拉的生產(chǎn)過程高度自動(dòng)化，手或者其他工具不會(huì)接觸玻璃表面，后續(xù)無須進(jìn)行表面研磨或拋光，生產(chǎn)出的超薄玻璃透光率高，且表面質(zhì)量?jī)?yōu)秀，大大減少了生產(chǎn)時(shí)間和成本。

在大猩猩玻璃誕生之前，絕大多數(shù)手機(jī)用的都是塑料屏幕，表面容易磨花，手感與視覺體驗(yàn)也很糟糕。而康寧生產(chǎn)的第一代大猩猩玻璃同時(shí)具有輕薄、耐磨、防刮花的特性，為智能手機(jī)提供了出色的觸控和視覺體驗(yàn)。趁著觸屏智能手機(jī)發(fā)展的東風(fēng)，康寧大猩猩玻璃由此開始成為手機(jī)屏幕的標(biāo)配。

歷經(jīng)更迭，不斷變強(qiáng)

2012 年消費(fèi)電子展會(huì)（CES）上，康寧推出第二代大猩猩玻璃。相比之前的第一代產(chǎn)品，第二代大猩猩玻璃的厚度降低了20%，從1.0mm 減少為0.8mm。同時(shí)保持了行業(yè)領(lǐng)先的抗損性、堅(jiān)硬度以及抗劃傷性能，使終端設(shè)備擁有更纖薄、更時(shí)尚的設(shè)計(jì)，同時(shí)優(yōu)化了畫面顯示亮度和觸控體驗(yàn)。

2013年推出的第三代大猩猩玻璃帶來了行業(yè)獨(dú)占技術(shù)—“原生防損”技術(shù)（Native DamageResistance），通過調(diào)整玻璃分子基團(tuán)技術(shù)來加強(qiáng)材質(zhì)強(qiáng)度，在減輕劃痕損傷的同時(shí)，有效延緩甚至阻止已有玻璃表面損傷的進(jìn)一步擴(kuò)大。這使得第三代大猩猩玻璃不僅擁有更強(qiáng)的抗破損能力，劃痕的肉眼可見度也較前代減少了40%。即使在受損后，玻璃的后續(xù)強(qiáng)度也較前代增加了50%。加上致密化的新特性，受到?jīng)_壓時(shí)能夠?qū)⒁徊糠譀_擊力吸收進(jìn)玻璃之中，從而有效減少玻璃受損的概率?？祵幰惨虻谌笮尚刹Ａд驹谥悄苁謾C(jī)玻璃蓋板材料的行業(yè)巔峰，產(chǎn)品成為蘋果與Android 的旗艦機(jī)型指定材料，產(chǎn)能供不應(yīng)求。

隨著iPhone 屏幕不斷增大，蘋果再次要求康寧對(duì)大猩猩玻璃進(jìn)行改進(jìn)，特別是在降低玻璃應(yīng)力與提升玻璃表面硬度等方面。2014 年11 月，康寧推出了第四代大猩猩玻璃，號(hào)稱是當(dāng)時(shí)最堅(jiān)硬的玻璃屏幕之一，展示出非常強(qiáng)的抗摔能力。從1 米高處掉落時(shí)，即使掉落到粗糙的表面上，其完好率仍可保持在80% 以上，堅(jiān)硬程度是鋁硅酸鹽玻璃的兩倍。而當(dāng)時(shí)同樣廣泛被應(yīng)用在智能手機(jī)上的鈉鈣玻璃，在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下破裂率接近100%。

2016 年7 月，康寧推出第五代大猩猩玻璃。此次最大的提升在于抗跌落表現(xiàn)，當(dāng)屏幕正面朝下從1.6 米的高度跌落到粗糙表面時(shí)，其完好率能達(dá)到80%。相比第四代，第五代大猩猩玻璃在粗糙表面的抗跌落能力提升了1.8 倍，完好率是其他采用鈉鈣等材質(zhì)競(jìng)品玻璃的4 倍。在耐磨性方面，第五代大猩猩玻璃也較四代提升了2 倍，同樣是普通鈉鈣玻璃的4 倍。值得一提的是，由于耐摔性和耐磨性的增加，康寧不得不在厚度上做出妥協(xié)，第五代大猩猩玻璃的厚度達(dá)到了0.6mm，而第四代厚度僅為0.4mm。

2018 年7 月，康寧推出第六代大猩猩玻璃，相比于第五代大猩猩玻璃，第六代極大地提升了抗摔性，并且更加貼合現(xiàn)代設(shè)備設(shè)計(jì)需求。根據(jù)康寧給出的數(shù)據(jù)，人們平均每年要摔落7 次手機(jī)，平均一次從1.6 米或以上的高度跌落，而大多數(shù)場(chǎng)景還是從1 米或以下高度跌落。第六代大猩猩玻璃針對(duì)這種情況進(jìn)行了改良，通過使用全新的、得到化學(xué)強(qiáng)化的玻璃組分，擁有更高的表層壓應(yīng)力，進(jìn)一步提升了第六代大猩猩玻璃的抗損性能。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，第六代大猩猩玻璃平均能經(jīng)受15 次從1 米高度到粗糙表面的跌落，這一成績(jī)兩倍于第五代大猩猩玻璃。相同測(cè)試條件下，鈉鈣玻璃和鋁硅玻璃等其他競(jìng)品玻璃在首次跌落時(shí)就出現(xiàn)損壞。除了更堅(jiān)固的玻璃強(qiáng)度，第六代大猩猩玻璃還針對(duì)前后都是玻璃的全面屏手機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化，有更高的透光率、更好的觸控靈敏度、更好的防刮等特性，適應(yīng)超窄屏幕邊框、無線充電、多彩配色等設(shè)計(jì)需求。

抗跌落、抗刮擦雙提升

Victus 被康寧視為最堅(jiān)韌的大猩猩玻璃，全新的命名與定位有關(guān)，此前的第一代、第三代產(chǎn)品側(cè)重抗刮擦性能，第五代、第六代側(cè)重抗跌落性能，而Victus 則實(shí)現(xiàn)了抗跌落和抗刮擦性能的同時(shí)顯著提升。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試中，大猩猩玻璃Victus 能從高達(dá)2 米的高度跌落至堅(jiān)硬粗糙的表面并保持完好，而鋁硅酸鹽玻璃通常從不足0.8 米的高度跌落時(shí)便出現(xiàn)損壞。相比第六代大猩猩玻璃，Victus 的抗跌落性能提升了25%，抗刮擦性能也提升了2 倍，與競(jìng)品鋁硅玻璃相比更是高出四倍之多。從生產(chǎn)成本的角度來說，大猩猩玻璃Victus 出色的抗刮擦性能讓生產(chǎn)線良率更高。無論是3D 的屏幕玻璃還是2D 的后蓋玻璃，大猩猩玻璃Victus 的成本與第六代大致相當(dāng)。

圍繞消費(fèi)者關(guān)心的性能方面，康寧通過四項(xiàng)模擬實(shí)驗(yàn)來展示大猩猩玻璃Victus 的性能。在努普刮擦試驗(yàn)中，以堅(jiān)硬的鉆頭在玻璃上刮擦，結(jié)果顯示鋁硅玻璃僅施加4 牛頓的力就出現(xiàn)了嚴(yán)重劃痕，Victus被施加8 牛頓的力后劃痕輕微。殘留強(qiáng)度測(cè)試通過加壓來體現(xiàn)玻璃有劃傷后的承受能力，經(jīng)過上一個(gè)試驗(yàn)的Victus 施力100.5kg 后仍然完好。跌落測(cè)試塔模擬手機(jī)高空墜落到粗糙地面上的場(chǎng)景，Victus 跌落高度為0.5 米，跌落后完好無損。動(dòng)態(tài)沖擊跌落模擬將玻璃測(cè)試片安裝在有一定弧度的基架上，模擬現(xiàn)實(shí)中跌落時(shí)產(chǎn)生的手機(jī)彎曲變形，Victus 沖擊能量為6.67 焦耳，經(jīng)歷沖擊跌落后沒有損傷。

據(jù)康寧透露，大猩猩玻璃Victus 通過改良配方和對(duì)鋁硅玻璃進(jìn)一步的強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)了更好的抗跌落和抗刮擦性，即便開孔也不會(huì)對(duì)玻璃的堅(jiān)韌程度有所影響。三星將在不久之后成為第一家使用Victus 的手機(jī)制造商。

寫在最后

在“誤打誤撞”地進(jìn)入消費(fèi)電子領(lǐng)域后，康寧不斷提升大猩猩玻璃的抗跌落、防刮擦能力，并緊跟手機(jī)在全面屏、無線充電、指紋識(shí)別等方面的設(shè)計(jì)需求，擴(kuò)展新特性。截至目前，超過45 個(gè)品牌、超過80 億臺(tái)設(shè)備使用來自康寧的大猩猩玻璃，康寧大猩猩玻璃已經(jīng)成為手機(jī)等移動(dòng)終端的標(biāo)配。不過隨著柔性屏幕、折疊屏幕的興起，未來手機(jī)的形態(tài)必定會(huì)更加多樣化，康寧大猩猩玻璃又將如何適應(yīng)未來的移動(dòng)終端？