手機屏幕彎曲背后的挑戰
智能手機像紙一樣卷起來,折疊起來,是不是不可思議?南澳大利亞大學教授Drew Evans說這種產品很快就會出現在生活中。
我們所說的不只是翻蓋手機,還有屏幕可以真正彎曲的智能手機。
三星野心勃勃準備推出Galaxy Fold手機,不過一些評測人員說屏幕可能會破碎,三星被迫推遲上市時間,盡管受到挫折,2019許多制造商仍然想推出新折疊屏手機。
智能手機像紙一樣折疊卷起,聽來不可思議。那么柔性技術到底存在怎樣的挑戰呢?
怎樣才能具備柔性?
要回答這個問題,首先要理解柔性的意義。
我們需要可以變形但是不會碎裂的設備嗎(如果你坐在手機上,它不會破碎,而是彎曲)?也許我們可以像紙一樣將它卷起來,變成圓柱體?或者像Galaxy Fold一樣折疊?
這些使用情況是不同的,對設備性能和材料提出了更高的要求。
材料容易破碎嗎?它們天生具有柔性嗎?當它們彎曲、卷起、彎折或者折疊時,是不是像平坦時一樣工作?
這些問題正是許多科學家、工程師正在思考的。它涉及到材料科學,還有許多的先進制造技術。
玻璃
消費電子產品經常會用到堅固的玻璃基片或者表面。漂亮的玻璃硬度很高,而且具有熱穩定性,可以大規模商用。
玻璃很少彎曲或者彎折,可以加熱到很高的溫度。制造電子設備時,尤其是擁有平面顯示面板的設備,這些特征相當重要。
為了制造電子設備,需要用到復雜的材料圖案,這樣才能形成電路。有時,這些圖案比頭發絲的寬度還要小,甚至可能像病毒一樣小(100納米)。想在高性能電子材料上形成這樣的圖案涂層,溫度超過500攝氏度時在玻璃上很容易實現。
如果想讓玻璃具備柔性,就要改變基片。最明顯的選擇就是聚合物和塑料。材料很薄,可以變成不同的形狀,而且不會破碎。
可惜,大多塑料無法在500攝氏度高溫之上加工處理。
一些公司開發了新技術,比如康寧,它造出特殊薄玻璃,可以彎曲。
想制造柔性電子產品,讓玻璃彎曲只是其中一步,還有很多步。在一些應用中,甚至連可彎曲玻璃也有可能不太實用。
電子設備
除了基片,電子材料本身也面臨挑戰。現代電子產品是用金屬、陶瓷制造的,必須加熱到很高的溫度才能變成電路,不太容易彎曲。
像Nylon、Teflon和聚酯這樣的聚合物本身具有柔性,可以彎曲、折疊或者卷曲。但是聚合物往往無法導電,而且無法加熱到很高的溫度。
所以要對聚合物進行加工,讓它具備導電能力。導電才能傳輸流電。工程師雙管齊下,一方面改變現有材料的制造方法,另一方面改變新材料的制造方法。
有了更大的涂層機器,制造時不需要太高溫度,有點像噴墨、卷對卷打印(打印電子元件)。很快,我們的手機可以高速打印出來,就像報紙一樣。
需要彎曲技術嗎
解決材料、制造挑戰似乎是可以做到。不過我們為什么想要柔性技術呢?
我們早就夢想著平板電視能夠卷起,伸展,能掛在任何地方。就像電子海報一樣,現在的柔性電視就能做到,2018年LG展示過65英寸可卷曲電視。
除此之外,柔性技術還有其它一些優勢。在終極穿戴計算機中,我們可以將電子技術與生物技術融合。
我們的皮膚柔軟、有彈性、易伸縮。有了柔性技術,穿戴計算機可以與人完美融合。結合如果完美,我們甚至都感覺不到設備的存在。
作為基片,即使玻璃具備柔性,也不能與生物技術融合。為什么?因為它不夠軟,身體移動時它也不能變形。
如何制造柔軟的基板呢?墨爾本皇家理工學院的研究團隊正在努力。
它們正在開發可以像臨時紋身一樣的電子產品,穿戴者可以獲取實時數據,通過紫外線照射獲取。一些公司正在開發裝在處方眼鏡上的電子產品。
就像三星Galaxy Fold一樣,電子隱形眼鏡也受到挫折,因為早期測試結果發現它還不盡人意。
在不久的將來,柔性技術將會在生活中普及。它會成為材料與制造工藝的一大突破。
一旦實現,身體與網絡世界交流的方式將會提升到新水平,達到今天無法想像的水平。