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从白炽灯灯罩到移动设备显示屏,康宁正在用玻璃掀起一场革命

摘要: 站在爱迪生与乔布斯的背后,康宁如何靠一块玻璃改变世界?

康宁美国旧金山实验中心

康宁美国硅谷科技中心

随着科技的发展,各式各样的智能设备如雨后春笋般快速出现,它们的出现为人类的日常生活带来了质的改变。在经过时间的沉淀后,这些智能设备也变成我们离不开的日常生活用品之一。

不过,我们接触到更多的是成熟的产品、技术与体验,其实在它们的背后有数以百计、数以千计的技术鲜为人知。就拿我们每次触摸的智能手机屏幕盖板玻璃来说,每天人们平均都会触摸超过两千次,但这块简单的盖板玻璃却隐藏了极高的科技元素。

每一次改变与革命,都有非常多的数据、理论以及科技可以讲,但是对于相对小众的基础科学来说,冗长晦涩的文章难免会令人们“望而生畏”。

这次我们就换个角度来讲个基础材料科学发展的故事,看看玻璃在如今智能设备发展中的重要地位,本次故事的主角则是全球最为知名的特殊玻璃和陶瓷材料的制造商——康宁公司。

细数康宁历史:始于1851年,陪伴在爱迪生与乔布斯左右

康宁 Corning

康宁 Corning

相比于苹果、三星以及微软这些大家耳熟能详的科技巨头来说,Corning(康宁)的名字可能更加低调、小众、鲜为人知。不过,在各种产业链的上游,康宁是一家绝对权威且具有领导性的存在。

其实,康宁是一家专门研发、生产特殊玻璃和陶瓷材料的厂商,它创造并生产出了众多被用于高科技消费电子、汽车尾气排放控制、光通信和生命科学领域产品的关键组成部分。

近年来,伴随智能手机的井喷式发展,康宁的名字也逐渐走入了全球消费者面前,其最知名的就是旗下大猩猩玻璃产品,从2007年至今,康宁大猩猩玻璃已经发展到了第六代产品。

但你知道么?康宁其实最早还与爱迪生有千丝万缕的联系,现在最知名的大猩猩玻璃源于乔布斯的挑剔。
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左:白炽灯泡的发明者爱迪生 右:iPhone的缔造者乔布斯

爱迪生的大名相信大家都知道,在1879年,爱迪生发明出了白炽灯,为千家万户在夜晚时刻带去了新的光明。爱迪生本人并非白炽灯的最初构想者,他最大的贡献仅仅是改进了白炽灯灯丝的成分,使其寿命延长。

虽然白炽灯的发明者是爱迪生,但让白炽灯普及(量产)与商业成功的背后,康宁却做出了非常大的贡献。成立于1851年的康宁为人类的电气史做出了大量贡献,白炽灯关键部分玻璃灯罩就是由其发明并制造出来的,从而才使得耐用的“电灯”真正成为现实。
康宁发展史

康宁创新发展史

除了白炽灯外,康宁随后更是将玻璃玩的出神入化,1947年,康宁发明并制造出了世界上第一款电视显像管;1970年,康宁发明了世界上第一种能长距离传输激光信号的光纤;2007年,被现在智能移动设备广泛采用的康宁大猩猩玻璃问世。

苹果第一代iPhone

苹果第一代iPhone

时间穿越到2007年的2月,当时康宁公司CEO突然接到了乔布斯的电话,乔布斯给康宁下了一个需求:“苹果需要一块具有优异触觉灵敏度、光学清晰度和抗刮划的盖板保护玻璃,它将于用即将推出的iPhone上。”

乔布斯当年需要将玻璃做的尽可能薄,最好在1.3mm,但却只给康宁几个月的时间。随后,康宁通过“熔融下拉”工艺,就是将熔化后的玻璃从一个容器倒入耐火槽,并通过耐火槽的两侧向外溢出,然后在耐火槽的下方汇聚,并按照设定一定的速度进行“下拉”,从而形成连续不断的玻璃薄片,并通过其他成分的改变与添加完成了第一代大猩猩玻璃的研发与制作。

时至今日,全球使用康宁大猩猩玻璃的设备已经多达60亿台,涵盖智能手机,笔记本电脑,可穿戴设备,平板电脑等等,与康宁合作的OEM厂商超过45家。

解决当下用户痛点:康宁第六代大猩猩玻璃与大猩猩玻璃DX&DX+

康宁第六代大猩猩玻璃

康宁第六代大猩猩玻璃

在去年,康宁发布了最新的第六代大猩猩玻璃。作为最新一代的主要产品,第六代大猩猩玻璃平均能经受15次从1米的高度到粗糙表面的跌落,比第五代大猩猩玻璃的表现翻倍。

最近的一次Toluna全球消费者调查数据表明,人们平均每年要摔落7次手机,其中半数以上是从1米或以下高度跌落的。为了进一步提升盖板玻璃的耐久性,康宁科学家开发、设计和测试了第六代大猩猩玻璃,以应对多次跌落的挑战。
康宁第六代大猩猩玻璃康跌落测试

康宁第六代大猩猩玻璃Drop Tower(跌落测试塔)测试

在实验室测试中,第六代大猩猩玻璃平均能经受15次从1米的高度到粗糙表面(180目砂纸)的跌落,比第五代大猩猩玻璃的表现翻倍。在相同的测试条件下,其它竞品玻璃,例如钠钙玻璃和铝硅玻璃等,在首次跌落时就出现损坏。
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康宁大猩猩玻璃Slapper(动态冲击跌落模拟)测试

除了跌落测试外,康宁还展示了一组动态冲击跌落模拟,其利用钟摆的原理分别将第六代大猩猩玻璃、第五代大猩猩玻璃及铝硅酸盐玻璃(普通玻璃)固定在顶端进行冲击模拟,该测试模拟日常生活跌落发生时对玻璃产生的冲击力测试。
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铝硅酸盐玻璃Slapper(动态冲击跌落模拟)测试

铝硅酸盐玻璃在这个测试中并没有这么长的摆动距离,可以说是减小难度,但这样的动态撞击对于它们的伤害却是致命的。

但第五代大猩猩玻璃和第六代大猩猩玻璃在达到更高的释放角度时,虽然撞击时都发出了巨大的声响,但模型上的玻璃却不见一丝裂缝。这样优异的抗损性能得益于康宁在生产玻璃时所采用的离子交换化学强化工艺对内部的分子结构进行调整。
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康宁大猩猩玻璃DX+

除了第六代大猩猩玻璃以外,康宁当时也发布了大猩猩玻璃DX和大猩猩玻璃DX+。这两款新型玻璃复合材料均具备抗反射光性能,能够大幅提升设备的光学清晰度及消费者所需的优异抗刮擦性能,同时也继承了大猩猩玻璃久负盛名的坚韧度和触摸灵敏度。

康宁大猩猩玻璃DX和大猩猩玻璃DX+的特点是能增强设备屏幕的可视性,其前表面反射率相较普通玻璃降低约75%,在显示屏亮度一致的情况下,其显示对比度也有约50%的提升。
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单点高强度按压测试

这两款产品的差异体现在抗刮擦性能方面。大猩猩玻璃DX所具备的先进光学特性,能为设备提供与大猩猩玻璃相当的优异抗刮擦性能。而大猩猩玻璃DX+所具备的先进光学特性,将能提供更卓越的、足以媲美其他高端盖板材料的抗刮擦性能。

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抗反射性能

除了卓越的抗刮划性能外,康宁在大猩猩玻璃DX+中也提升了环境光的抗反射性能。将环境光的反射率从第六代大猩猩玻璃的4%下降到1%,幅度高达75%。

据康宁官方表示,目前,这两项产品主要被应用于可穿戴移动设备中,但随着持续不断的创新和改良,该系列产品将能适用于更大尺寸的设备中。

康宁的野望:玻璃将会直接影响设备性能,并且还有更多花样

如果给你一个命题:“玻璃能让你想到什么未来?”,这个答卷你应该怎么写?或者说,这个未来你应该如何去畅想?

天马行空的思路是点亮未来的灯塔,付诸于行动的实验和研发则是变革的航线。在康宁的实验室中,正是这些天马行空去实现的战场。我们接下来就看看,康宁现在能为我们描画出怎样的未来吧?
玻璃可以提升屏显效果及续航

玻璃可以提升屏显效果及续航

其实在康宁第六代大猩猩玻璃上,我们看到的更多是传统的痛点,抗刮划、防跌落这些更强的防护性能被进一步提升。而大猩猩玻璃DX&DX+上我们看到了更多的未来思考,那就是其对屏幕可视性和智能产品性能的改变。

用户使用智能设备的范围是不固定的,日常光照、室内光照以及昏暗环境都会涉及,而人眼最为直观的感受就是屏幕。

在显示屏外部的这层玻璃则会直接影响观感,康宁正在提高屏幕玻璃的抗眩光能力,从而改善底部液晶显示屏的可视效果。
同样亮度下大猩猩玻璃DX+可以提升50%亮度

同样亮度下大猩猩玻璃DX+可以将显示对比度提升50%

大猩猩玻璃DX和DX+的另一重要性能是能够帮助提升设备的续航,玻璃?续航?看似风马牛不相及的两个名称如何连接到一起呢?这里有个关键词——屏幕可视性。

玻璃的制造,屏幕可视性也是一个很好的指标,在产品设计、制作工艺与制作配方的环节上,如何利用自身优势不断提高屏幕的可视性也一直是康宁所致力的方向。

在经过长时间的实验与调配后,大猩猩玻璃DX+在屏幕可视性上得到了很大提升。在同一播放设备,同一亮度的情况下,大猩猩玻璃DX+相较普通玻璃对比度有约50%的提升。

这意味着在同等显示效果的条件下,采用康宁大猩猩玻璃DX+的可穿戴设备,将会得到更长的电池续航表现——作为电池本身容量就比较小的可穿戴设备,这样的提升可是相当重要的。
5G时代,玻璃材质将迎来更加辉煌的纪元

5G时代,玻璃材质将迎来更加辉煌的纪元

不知道大家有没有发现,在2017年后,更多智能设备都摒弃了金属背板材质,而更加青睐玻璃材质作为机身背板或主体的设计。

相比于金属材质,玻璃可以更好的将新技术变为可能,例如无线充电、更有效的信号传输等都是玻璃带来的优势。

特别是在5G时代来临的节点,信号成为了更加迫切的突破点,传统金属材质面临的并不是改变而是被淘汰,玻璃和陶瓷这两种材料对电磁波信号的影响更小,自然而然的成为了代替品出现。

5G网络信号本身拥有更加鲜明的独特性,其在射频性能、接收能力以及接收范围上都有更加苛刻的限制。在智能设备前后两端,通过使用玻璃材质,可以很好的解决传统手机外壳电磁屏蔽的问题。
玻璃面板与功能按键相结合

玻璃面板与功能按键相结合

除了上述这些我们已经有可能预知的性能外,本次康宁还展示了一组大猩猩玻璃面板与功能按键的“组合拳”。传统玻璃面板的属性大多是显示和好看两种,但通过这种与功能键的组合,可以将实体按键与面板相结合。

通过灯光的点亮,我们可以看到隐藏在玻璃面板下的一些操作按键,这些按键通过特定的开启工序后完成实体按键同样的功能。这样的设计可以更好的搭建智能设备的整体性,对于防水、防护以及完成性都能做到很好的提升。
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Vibrant康宁大猩猩玻璃

看过了一些关乎性能的改变,接下来就是关于外观上的感性升级。康宁在2016年就发布了名为Vibrant大猩猩玻璃的产品,该产品主要目的是通过特殊的工艺用玻璃去模拟其他材质的特点,主要用于智能设备的外壳上面。

不同于屏幕,智能设备的外壳设计需要更加多变,这样的需求更多是OEM厂商在外观上进行独特设计的结果。比如近年来比较火的渐变色、磨砂触感以及类金属反光等效果,这些都可以用玻璃材质进行实现。

通过玻璃去模拟不同材质的好处就是,用户可以得到不同的触感、观感的基础上,性能又不会被其他材质固有的局限性所影响,从而得到更好的通讯能力。
利用玻璃表面的雕刻技术模拟木制材料手感

利用玻璃表面的雕刻技术模拟木纹材料手感

在康宁旗下,Vibrant大猩猩玻璃就是利用化学蚀刻表面触感处理工艺,辅以着色,3D纹理等技术,让我们印象中的玻璃变得不像玻璃。比如木纹纹理的玻璃板,无论看上去还是摸上去都让你觉得它就是木头。甚至蛇皮这种生物皮革,也同样可以用玻璃进行模拟,真的是让人叹为观止。

这种玻璃模拟材质已经研发到什么阶段了?其实,在LG V40 ThinQ上就已经实现了这种工艺,它采用了磨砂背壳效果,通过化学蚀刻工艺,让玻璃具备和喷砂工艺处理后的金属机身一样的舒适磨砂质感。
更加个性化的定制衍生品

更加个性化的定制衍生品

这种玻璃的创造性,注定会为OEM厂商的设计提供更强大的支持,不同的玻璃拟态材质应用于各种智能设备,从而树立不同品牌的独特设计风格,改变市场中千篇一律的产品去吸引更多消费者关注。

甚至,品牌也可以推出自己的产品的DIY定制服务,例如上图的笔记本产品,这两款就是利用Vibrant大猩猩玻璃完成的自定义化衍生品,通过消费者自己的图案来绘制A面展示效果。

康宁还在逐渐完善Vibrant大猩猩玻璃的系列产品,意指用视觉+触觉的方式为OEM厂商的设计打开更多脑洞。

总结:基础材料科学成为科技发展另一个决定因素

更多康宁旗下玻璃制品

更多康宁旗下玻璃制品

在玻璃这单一材质的发展,其实还有更远,包括其坚韧度、可弯曲性以及其他性能都有更多的发展空间。现在材质对于任何一款电子产品都有不同形态上的改变,最近新晋的折叠屏也是其一。

康宁大猩猩玻璃市场与创新产品副总裁Scott Forester先生就表示:“柔性屏对于智能手机来说可能是一个新的纪元,这种形态上的变化对于玻璃材质也是新的挑战。目前,康宁也在积极的进行研发,并与一些厂商进行合作。但是,现在折叠屏手机遇到的更多问题出现在显示屏的层面上,等到这些技术更为成熟时,才能真正决定柔性屏盖板玻璃的设计和需求,估计成熟还需要1~2年的时间。”

毫不夸张的说,康宁利用玻璃这种材质已经掀起了一场革命,并且,这场革命还在继续。未来利用材料科学去改变的生活物品将会更多,无论是玻璃、陶瓷还是塑料,它们都会衍生出更多、更强的产品,从而为数字化生活起到至关重要的决定。

将更高的创新科技注入一片玻璃,这片玻璃所创造出的连锁反应或将也会改变我们未来的生活。(本文首发钛媒体,摄影、作者/Kiwi)

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