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5G时代智慧手机用玻璃的展望

发布时间:2022-06-13 15:19:05 阅读: 来源:色浆厂家
5G时代智慧手机用玻璃的展望 5G时代智慧手机用玻璃的展望

5G是第五代通信技术,具有高速度(速度为4G的100倍)、低时延(时延仅为1ms)、低能耗、网络全覆盖等特性,能够时时处处有网络,达到万物互联。各国对5G技术非常重视,我国2018年在长三角地区建立国内很大5G外场技术试验网,2019年率先开始商用,2020年成为国内首批商用地区之一。5G手机是5G通信与人工智能(AI)的高层度结合,两者相结合,使手机由智能型(Smartphone)发展到智慧型(Brainphone,Intelligentphone),从多功能、智能自然到智慧自然,智慧手机听懂、看懂,甚至以人类思考方式来理解人类诉求,让人类能获得自主而恰当的信号;同时还能广联接、全联接、智联接,达到万物互联,自由地与世界联接。

在智慧手机中玻璃既是功能材料,也是装饰材料,由前盖板触摸屏、显示器到后盖板,玻璃均是合适的材料。以后盖为例,金属材料对5G高频天线有明显的吸收,5G手机的后盖不能采用金属材料,而玻璃与微晶玻璃对电磁信号可顺利传输,因此玻璃与微晶玻璃是5G手机后盖较理想的材料。(1)玻璃的高透光性、高硬度、耐磨性是全屏与全屏曲面手机盖板的优选材料,但玻璃的脆性和低抗摔性是他的要害。因此作为智慧手机的盖板,特别全屏或全屏曲面手机,抗摔性能显得尤为重要。全屏或全屏曲面手机,其屏幕面积比非常大,屏占比为93%以上,面积愈大单位面积Griffith裂纹数愈多,实际强度愈低,落地更容易破裂。目前智能手机所用玻璃,如Gorilla(大猩猩)第五代仍选择强度高、弹性模数大、耐磨性和抗刻划性好、易于进行离子交换的含碱铝硅酸盐玻璃,与Gorilla前几代不同的是Al2O3含量提高,从Gorilla第1代8%~9%增加到23%~24%,SiO2为57%~58%,略有升高,Na2O比上几代稍微降低,维持在8%~9%,同时加入2%~4%Li2O,Li2O的加入,由于双碱效应,离子交换能提高玻璃热稳定性和化学稳定性,而且能促进离子交换。目前盖板玻璃弹性模数已达76.6MPa;维氏硬度化学增强前为601kgf/mm2,化学增强后提高到638kgf/mm2;断裂韧性0.69MPa·m½;离子交换后表面压应力≥850MPa,表面压应力高层度≥75mm,抗冲击强度达到从1.6m高度跌落到粗糙表面上完好率达80%。(2)柔性可弯曲与折叠显示器基片需采用耐热性优良、尺寸稳定性好的低碱或无碱硼硅酸盐玻璃。AMOLED(有源发光二较管)以及MicroLED(微发光二较管)是新一代显示技术,特别MicroLED更优于传统的LCD,具有低能耗、高亮度、高解析度、高动态范围成像、更高精细度以及色彩饱和度,并且能制成柔性可弯曲与折叠显示器等优点,但需将像素蒸镀到LTPS(低温多晶硅)上,在500℃以上深加工,要求基片有很高耐热性与尺寸稳定性,通常以无碱硼硅酸盐为AMOLED与MicroLED的基片玻璃,其成分范围约为SiO255%~60%、Al2O320%~25%、B2O34%~9%,还含其他二价金属氧化物如CaO、MgO、ZnO、BaO等。(3)玻璃或微晶玻璃是减少天线和无线充电的电磁波衰减的理想后盖材料。在选择手机外壳材料时,必须注意减少电磁波在材料传输中的衰减问题。当电磁波频率1~107Hz时,在材料中传输的衰减系数随频率的增加而升高,在107~1017Hz衰减系数随频率的增加改变不大。玻璃与微晶玻璃和金属对比,前者的电阻率高;而介电常数与介质损失又低于金属;电磁波传输衰减系数更明显低于金属。手机无线充电也是一种发展趋势,也是由于金属对电磁波的屏蔽特性,电磁波无法很好通过金属机壳,能量损耗大,所以金属机壳不适宜无线充电技术,必须选择玻璃作为后盖。

综上所述,玻璃在5G手机的应用上还是大有可为的。玻璃的高透光性、高硬度、高耐磨性,良好的热稳定性与化学稳定性,低的电磁波传输衰减性能均是金属所不能比拟的。但玻璃的脆性和低抗摔性是它的要害,今后应通过合适的玻璃成分设计、优选表面处理工艺来尽可能减少这些缺点。

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