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? 祝您 2017 丁酉鸡年快乐 【材料+】说 随着三星Galaxy Note 7的上市，第五代大猩猩玻璃正式从幕后走向了台前。这种号称可以媲美蓝宝石的玻璃技术，可以进一步减少手机破碎的几率。但是在实际的使用中，Note 7今年被称为“碎屏之王”。很多人把这归因于Note 7的曲面屏上，但是不少人还是对第五代大猩猩玻璃的性能提出质疑。但是我们不得不承认，康宁公司的大猩猩玻璃确实改变了人们对手机屏幕的认识。今天小编就给大家介绍一下这五代大猩猩玻璃。 康宁公司进入智能手机行业是一个意外，是乔布斯对iPhone追求完美的附带产品。这个已经被媒体报道无数次的典故，显然也是康宁公司最值得骄傲的历史。在此次大猩猩玻璃五代的发布会上，他们又一次“假装无意”地提到了康宁是如何满足了苹果对手机屏幕的苛刻要求。 由于对塑料屏幕容易磨花的特性极度不满，乔布斯在第一代iPhone发布前一个月大发雷霆。他找到了康宁公司，要求后者在短短几周之内提供耐磨坚硬的玻璃材质。康宁的工程师顶住了压力，打造出了一种既轻薄又坚硬的屏幕玻璃，这就是大猩猩玻璃的由来。 至此，智能手机进入了大猩猩玻璃时代。在过去的九年时间，大猩猩玻璃已经被广泛运用到全球40多个品牌、1800多款产品的45亿部设备中。事实上，康宁公司几乎垄断了这个行业。这家已有165年历史的百年老店曾经为爱迪生造过灯泡，也曾发布全球第一根低损耗光纤，而大猩猩玻璃则是他们迎来的又一个春天。虽然相对低调，但康宁实际上却在财富500强企业中国排名297位，去年的年营收接近100亿美元，市值接近250亿美元。而大猩猩玻璃所在的特殊材料部门是近年来增长最快的业务。 大猩猩玻璃的基本制作工艺 大猩猩玻璃在生产的过程中引入了一项名为“熔融下拉”的工艺：玻璃原材料液化后通过一个底部有固定宽度缝隙的容器，让液体自由落体下落从而自动形成平整的玻璃。这种工艺的特色在于能够产生格外清洁、光滑和平整的玻璃表面和底层，具有固有的尺寸恒定性。 接下来，玻璃还需经历一番离子交换的过程：玻璃成型要浸泡在硝酸钾溶液中使其发生离子交换反应，用钾离子置换原有的钠离子，最终获得强度更出色的玻璃面板。当然，这期间还有很多更复杂的工艺和秘密配方，咱们在这里就不再探究了。 大猩猩玻璃的意外发明 我们都知道大猩猩玻璃的发明是一个意外。时光回溯到1952年，康宁公司的一名化学家唐纳德·斯图基在研究新型玻璃的试验中，原本想将一块光敏玻璃样本加热到600℃，但控制员操作成了900℃。唐纳德心想，这么高的温度，玻璃有可能融化，火炉也可能因此损坏，这下实验砸了！但奇迹发生了，火炉没坏，玻璃也没有融化，而是变成了一块白色的薄板。他试图将这块玻璃夹起时，不小心将它滑落在地，意外的是玻璃不仅没碎，而且弹了起来。 这个有惊无险的意外，导致第一块有机微晶玻璃的诞生，后来唐纳德将这种材料命名为Pyroceram（微晶玻璃）。其重量比铝轻，但强度远高于普通钠钙玻璃，甚至比高碳钢还高，即使瞬间承受450℃的温度变化也不会碎裂。火箭、航天飞机、弹道导弹等都用上了微晶玻璃，唐纳德也因此成为富翁。 微晶玻璃问世之后，康宁公司为了继续探索增强玻璃强度的方式，启动了一个大项目——Project Muscle项目，创造出了称作Chemcor的玻璃。大量实验表明，这种玻璃的各项性能都比传统玻璃要好，尤其是对日常损伤的抵抗性能。这就是大猩猩玻璃的前身。 1962年，康宁将Chemcor玻璃正式推向市场，由于产品价格太高，加上碎裂时可能产生爆炸性后果，虽然吸引了厂商们的关注，但还是以无人问津告终。根据Chemcor玻璃的性能，康宁想到它可以用作汽车的挡风玻璃，于是就向福特等汽车厂商推销，但福特等企业认为成本太高，何况胶合玻璃表现良好，无需更换。再好的产品不被市场认可也得被打入冷宫。 1971年，康宁关闭了Project Muscle项目，Chemcor玻璃作为一种技术储备，在“冷藏”中等待着它的“用武之地”。2005年，摩托罗拉的RAZR V3手机用玻璃显示屏取代了传统的高强度塑料。受此影响，康宁启动Gorilla Glass项目来研究Chemcor技术的重新启用，这就是我们熟悉的大猩猩玻璃。 第一代大猩猩玻璃： 2007年，第一代iPhone即将上市，然而，追求完美的乔布斯却愤怒地向下属宣布：“我们产品的屏幕是不允许这样轻易被划伤的，我要换防划玻璃屏幕，我要在6周之内让它变得完美。”于是，乔布斯找到康宁首席执行官魏文德（Wendell P.Weeks），要求在6周内给iPhone换上轻薄耐划的玻璃屏幕。 玻璃本质上是极细粉末的混合物，如石灰岩、沙子和硼酸钠等。玻璃是一种由“权衡取舍”法则主导的材料，这也正是玻璃的成分构成（尤其是那些经过细微调整来适应特定的生产流程的成分构成）是受到严密保护的秘密的原因所在。 其次，他们改进已有的那就是“熔融下拉”制程。在这种制程中，熔化后的玻璃会从一个水箱被倒入一条被称为“隔热管”（isopipe）的耐火槽中，从这条耐火槽的两边外溢，然后在隔热管的下方重新汇聚，由滚动按照规定的速度“下拉”，从而形成连续不断的玻璃薄片；下拉的速度越快，那么玻璃也就会越薄。 为了能与“熔融下拉”制程兼容，这种玻璃还需在相当低的温度下拥有特别的延展性，就像是口香糖那样。问题在于，无论你做什么事情来提高玻璃的胶黏性，都会倾向于让其变得更加难以熔化。这些成分构成科学家发现，通过同时改变成分构成的7种单个部分的方式——包括改变几种氧化物的水平和加入一种新的秘密成分等——他们可以提高玻璃的粘性，同时还能生产出一种具有较高抗压应力和离子交换速度更快的玻璃。这就是我们所接触到的第一代“大猩猩”玻璃。 第二代大猩猩玻璃： 2012年康宁公司推出了第二代大猩猩玻璃，该创新型玻璃的厚度相较第一代降低了20%，从1.0毫米减少为0.8毫米，同时保持了大猩猩广为人知的行业领先抗损性、坚硬度以及抗划伤性能。厚度降低使得所采用的终端设备拥有更纤薄、更时尚的设计，同时也带来了亮度更高的画面和更敏感的触控性能。 第三代大猩猩玻璃： 2013年的CES上，第三代康宁大猩猩玻璃推出，第三代大猩猩玻璃采用了康宁公司独有的“原生防损”（Native Damage Resistance， 以下简称NDR）技术，从分子层面加强了材质强度，能延缓甚至阻止已有损伤的进一步扩大。依靠NDR 技术，第三代康宁玻璃不仅拥有更强的抗破损能力，划痕的肉眼可见度也较前减少了40%。即使在受损后， 这种玻璃的后续强度也较前代增加了50%。 第三代康宁大猩猩玻璃具备怎样的特性呢？一个词可以概括——原材耐损性。以智能手机为例，日常生活中用户习惯于将智能手机与钥匙、各种卡片等放在一起，不经意间手机屏幕就会遭受各种刮擦和撞击。这些撞击可能并不明显，但长久的冲击可能造成手机玻璃的防护能力下降，从而增大出现意外的概率。 其采用了康宁专利熔融下拉设备及制程，拥有纯净的表面品质。离子交换程序提高了玻璃的强度，抵抗表面损伤能力更强。即使发生损伤，不仅划痕的可见度更低，而且玻璃的保留强度会更高，因此在受压力下难以破碎。此外，第三代康宁大猩猩还具备另一特性：在受到冲压时能够将一部分冲击力吸收进玻璃之中，这一过程叫做致密化，可以有效减少玻璃受损的概率。这个特性保证了第三代康宁大猩猩玻璃具有其它玻璃不具备的强悍性能。 到第三代大猩猩玻璃被大量安装到手机上的时候，康宁公司已经一飞冲天势不可挡。这条产品线的年营收从零增长到了10 亿美元。截至今日，大猩猩玻璃已经应用于全球30 亿台设备。在中国，大猩猩玻璃几乎是所有耳熟能详的手机厂商的默认供应商。 第四代大猩猩玻璃： 2014年11月， 康宁推出了第四代大猩猩玻璃，这是一款具有无与伦比的抗损性能的玻璃， 在现实中从1 米高处掉落时， 即使掉落到粗糙的表面上， 其完好率仍可保持在80%。该款玻璃的坚硬度是竞品铝硅酸盐玻璃的两倍。而用于中国40% 设备上的钠钙玻璃在康宁的这项坠落实验中破裂率达到近100%， 不过这些设备的制造商不会告诉你他们选用的盖板玻璃是钠钙玻璃。 康宁的顶尖科学家进行了数千个小时的实验来研究玻璃在坠落后的破碎情况以及破碎的原因。从而开发了最为严格的跌落实验，在最近似于现实生活中的街道、人行道以及停车场的粗糙表面上进行测试。结果显示第四代大猩猩玻璃是康宁有史以来最坚韧的盖板玻璃。
依照康宁方面给出的测试、研究数据来看，很多智能手机造成碎屏的原因是由于手机与尖锐的着力面进行接触，在接触之前手机玻璃已经有了细微划痕和破损点。当然了，这其中有很多磨损点是不为人的肉眼所察觉的。如果手机不小心掉到坚硬的地面上时，屏幕就极有可能破碎。 针对这种情况，第四代大猩猩屏幕在耐磨性上要比上一代提升两倍左右。虽然与之相对抗的蓝宝石玻璃同样拥有不错的耐磨性，但在抗摔、抗损方面就显得有些力不从心。 截止2016年上半年， 大猩猩玻璃共持有80% 的硬玻璃市场份额， 远远抛开了日本的Nippon ElectricGlass、德国Schott 等竞争对手。虽然大猩猩的收入仅占康宁集团总收入的15%， 但无疑是最优资产， 也让很多普通消费者知道了这家公司和它的大猩猩玻璃。 第五代大猩猩玻璃： 和第四代大猩猩相比，五代大猩猩玻璃延续了熔融下拉工艺，并引入了离子交换技术的新材料，且原材料的融合和压缩力度也与第四代有着一定的不同，这就让其在抗摔和抗刮两个维度上有所提升。
其中，康宁对第五代大猩猩玻璃的跌落测试高度标准从第四代时期的1米提高到了1.6米，当屏幕从如此高度正面跌落到粗糙地面，屏幕完好率能达到80%。可以说，1.6米的测试高度更符合用户日常使用中的真实场景：看小说玩游戏时从眼前不慎脱落，而不是刚从裤子的口袋里掏出来时的高度跌落。
如果需要用数字量化，那就是五代大猩猩的抗跌落能力是第四代的1. 8倍，屏幕完好率则是其他采用钠钙等材质竞品玻璃的4倍。与此同时，在耐磨性方面，五代大猩猩玻璃也较四代提升了2倍，同样是普通钠钙玻璃的4倍。需要注意的是，由于耐摔性和耐磨性的增加，康宁不得不在厚度上做出妥协，最终导致第五代大猩猩玻璃的厚度达到了0.6mm，而第四代厚度仅为0.4mm。参与上面测试的玻璃就是0.6mm厚度的版本，而康宁也会针对手机厂商的需求推出0.4mm甚至0.3mm的第五代大猩猩玻璃，也可配合手机厂商做3 D曲面设计，只是这些定制版本的玻璃能否维持测试数据的成绩就不得而知了。  结语 蓝宝石的出现对于康宁来讲或许并非坏事。一个强劲的对手，很可能为康宁提供一个新的契机。在一百多年的发展史中，康宁从未停止研发和创新，如果此次真的因为蓝宝石而遭遇危机，或许又会有新的技术储备跳出来，比如WillowGlass（柔性玻璃）。Willow Glass是由康宁公司开发的超级纤薄的柔性玻璃，仅有100微米厚，就像一张纸。试想一下，如果把柔性玻璃用于显示器，那就意味着以后的屏幕不再只是一块平整的面板，也不限于有固定的弧度，而是可以随意弯曲。Willow Glass可用于智能手机上，也可能用于韧性太阳能电池等，让未来设备更加轻便和富有创意。我们期待着，类似Willow Glass这样的新材料技术给下一代消费和生产产品带来新的革命性变化吧。 |
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