華為三折疊手機的背后的“黑科技”
華為三折疊手機的背后的“黑科技”
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
2024年9月10日，華為正式推出全球首款量產的三折疊屏手機 Mate XT。那么這款售價上萬元、硬剛iPhone16的三折疊屏手機，有哪些材料值得關注呢。
01
非牛頓流體
對于折疊屏來說，如何實現屏幕的“剛柔并濟”是一大難題。為此，華為采用的是非牛頓流體+UTG玻璃的方案。
根據粘度特性的不同，流體可以分為兩種基本類型：牛頓流體和非牛頓流體。牛頓流體的特點是剪應力與剪切應變率之間是線性關系，不會因為外力的變化而改變。水就是典型的牛頓流體，無論你多快地攪動它們，它的粘度都保持不變。
而非牛頓流體的粘度則會隨外部作用力的改變而變化，也就是它的剪切應力和變形速率之間不滿足線性關系，這意味著它們在不同作用力下的流動性會有很大不同，如泥漿、淀粉水等。
但一般的非牛頓流體材料存在透光性不足、粘性差和易變形等問題，為了將這種材料用于手機屏幕，華為進行了大量的實驗，找到了透光率達 92%的高透聚硅氧烷，使用硅烷偶聯劑將其與底層PET 材料牢固貼合，再通過等離子體噴射處理生成納米親水層，使其與表面的保護層進行粘接，*終打造了抗沖擊、耐擠壓及耐彎折的復合疊層結構。
02
聚二甲基硅氧烷 （PDMS）
聚二甲基硅氧烷 （PDMS） 因其良好的柔韌性、高透明度、低成本和易于大規模制造而被廣泛應用于許多領域。與 C-C 鍵相比，Si-O 鍵具有更大的鍵長和鍵角，因此更容易實現內部旋轉和相應的分段運動。
*近，基于 PDMS 的柔性透明電子器件被報道，它們顯示出高拉伸性和自愈能力。在這些研究中，PDMS 的末端被吡啶或三唑修飾，它們隨后與Co2+、Fe3+和 Zn2+等金屬離子形成動態配位絡合物。這些獲得的 PDMS 彈性體通常具有極高的斷裂伸長率，并且在室溫下**效率可達 90% 以上，但是剛度和機械強度相對較低。因此，開發具有高可見光透明度、優異機械強度和韌性的新型自修復薄膜作為柔性透明電子的可折疊基板仍然是一個**挑戰性的問題。
現在有一個新策略：從低分子量的氨基封端 PDMS 開始，設計并合成了一種新的含尿素的鏈延伸聚二甲基硅氧烷 （LPx）。在尿素的幫助下，通過氫鍵構建了動態物理交聯，制備了剛度更高的 PDMS。隨后，具有多個氨基的超支化聚硅氧烷 （HPSi） 通過含有受控可交換脂肪族二硫化物 （SS-NCO） 的異氰酸酯與 LPx 連接，以開發具有分層交聯網絡和雙動態鍵的透明和自修復 LP x-SS-HP 薄膜。在不影響斷裂伸長率的情況下，這些系列薄膜實現了高強度和模量，這負責實現柔性透明電子產品的彎曲、折疊和滾動。[1]
03
UTG（Ultra thin galss）
UTG 從普通玻璃板開始，首先經過化學強化：玻璃通過離子交換過程，玻璃結構中的大離子被小離子取代。這個過程通常涉及鉀鹽，在玻璃中形成壓縮層，使其更堅固，更耐裂縫和抗沖擊。
**步再減薄：強化后，玻璃板經過精密研磨和拋光過程，以達到所需的厚度。
UTG 非常薄，厚度通常只有幾微米 （μm），使其適用于可折疊顯示器和其他超薄設備。
對制得UTG進行測試如上圖（其尺寸為 6 毫米長，30微米厚，剛性滾輪的半徑為 0.5 毫米）。首先，玻璃沿著滾筒滾動，并保持不同的時間段，然后展開和松弛。上圖顯示了玻璃杯在一次滾動 10 分鐘和 20 分鐘后以及滾動 10 次后的*終輪廓，每次滾動的保持時間為 1 分鐘。通過比較三種滾動情況（d圖），不難發現：20 分鐘和 1 分鐘的循環情況具有更顯著的偏轉，并且它們的曲率分布不同。這是 UTG 板材可以在室溫下彎曲的一個例子，類似于金屬板成型。[2]
此外，成型工藝參數對裂紋面積和表面質量也有很大影響：（a）成型溫度對表面質量的影響;（b）成型溫度對裂紋面積百分比的影響;（c）成型壓力對表面質量的影響;（d）成型壓力對裂紋面積百分比的影響。[3]
04
LCP（液晶聚酯）
液晶是介于各向同性液體和完全有序晶體之間的一種中間態物質。它表觀上具有液體的流動性質，但結構仍保持一維和二維有序排列。兼具晶體的光學性質和液體流動性。
其分子結構特征是：通常有剛性的分子結構，呈棒狀或近似棒狀的構象；有橋鍵結構，即在液體下維持分子有序排列的凝聚力（強極性基團，氫鍵等）；*后是末端具有柔性基團，如酯基，酰基。
根據液晶形成方式可分為溶致性LCP和熱致性 LCP（TLCP）。溶致液晶聚合物的液晶態是在溶液中形成的，而 TLCP 的液晶態是在熔融或高于玻璃化轉變溫度下形成的。TLCP 被廣泛使用，工業生產中的大多數 TLCP 都是基于芳香族聚酯的 LCP。[4]
LCP是一種耐高溫的有機熱塑性塑料，具有超低的水分吸附性、良好的機械性能和柔韌性。更重要的是，LCP 在從整個射頻的寬頻率范圍內表現出相當穩定的介電常數約為 3.0 （下圖a）和 0.004 的低損耗角正切（下圖b）。由于這些優點，LCP 被認為是制造在微波/毫米波頻率范圍內工作的天線的理想基板材料。
一種商用LCP結構如圖所示。在這個 3,4-二羥基二苯甲酮和對羥基苯甲酸 （HBA）/6-羥基-2-萘甲酸(HNA) 結構的 LCP 中，芳香環是剛性鏈段，酰基是柔性鏈段。同時，由于 HNA 的曲柄結構，鏈段的規則性降低，鏈段的靈活性提高。因其綜合性能好，包括優異的耐化學腐蝕性能、水解穩定性、電性能和阻燃性、強抗滲性等，它是目前市場占有率*高的產品類型，*適合用于天線材料，發展潛力巨大。[5]
參考文獻
[1] Zhang Y, Yuan L, Liang G, et al. Simultaneously achieving superior foldability, mechanical strength and toughness for transparent healable polysiloxane films through building hierarchical crosslinked networks and dual dynamic bonds[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2018, 6(46): 23425-23434.
[2] Xue L, Wang J, Wang J, et al. Plastic deformation and recovery in ultrathin aluminosilicate glass[J]. Extreme Mechanics Letters, 2024, 71: 102219.
[3] Yang W, Zhang Z, Ming W, et al. Study on shape deviation and crack of ultra-thin glass molding process for curved surface[J]. Ceramics International, 2022, 48(5): 6767-6779.
[4] Chung T S, Calundann G W, East A J. Liquid crystal polymers and their applications[M]//Handbook of Polymer Science and Technology. CRC Press, 1989: 625-676.
[5] Ji Y, Bai Y, Liu X, et al. Progress of liquid crystal polyester (LCP) for 5G application[J]. Advanced Industrial and Engineering Polymer Research, 2020, 3(4): 160-174.
（來源：高分子物理學）
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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。
采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴格工藝標準的閉環式流程技術制備體系，能夠制備各種超高性能光學薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating,激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應用領域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫用激光器、光學科研，紅外制導、面部識別、VR/AR應用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框，工業燈具照明，廣告機，點餐機，電子白板，安防監控等。卷柔新技術擁有自主知識產權的全自動生產線【sol-gel溶膠凝膠法鍍膜線】，這條生產線能夠生產全球先進的減反射玻璃。鍍膜版面可達到2440*3660mm，玻璃厚度從0.3mm到12mm都可以,另外針對PC,PMMA方面的增透膜也具有量產生產能力。ARcoating減反膜基本接近無色,色彩還原性好，并且可以避免了磁控濺射的缺點，鍍完增透膜后玻璃可以做熱彎處理和鋼化處理以及DIP打印處理。這個難度和具有很好的應用性，新意突出，實用性突出，濕法鍍膜在價格方面也均優于真空磁控的干法。
卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產品廣泛應用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護玻璃等多行業。
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我們的使命：有光的地方就有卷柔新技術！
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