Materiali in vetro di copertura: cosa c'è nel display del tuo telefono

Guarda qualsiasi telefono, tablet o schermo oggi. Lo strato superiore che tocchi è chiamato vetro di copertura. Nel settore, la gente lo chiama semplicemente CG o lente di copertura. Si trova proprio sopra il modulo display. Il suo lavoro è semplice. Proteggi lo schermo sottostante. E con un po' di inchiostro stampato attorno ai bordi, il dispositivo avrà un bell'aspetto.

 

Il vetro di copertura non è sempre vetro. A volte è di plastica. PC, PMMA o un mix di entrambi. Ma nella maggior parte dei telefoni e nei display più piccoli, il vetro è lo standard. È proprio così che si è evoluto il mercato.

 

Allora di cosa è fatto veramente quel pezzo di vetro? Analizziamolo.

 

Il mix di materie prime

Il vetro nasce come una miscela di materie prime. Nel vetro di copertura, gli ingredienti principali includono biossido di silicio, ossido di alluminio, ossido di calcio, ossido di sodio, ossido di litio, ossido di potassio e ossido di magnesio. I primi quattro costituiscono la maggior parte del peso. Costituiscono la base.

Insieme creano quello che viene chiamato vetro silicato. Il biossido di silicio costruisce la struttura. Gli altri ossidi contribuiscono ad abbassare il punto di fusione e a modellare le proprietà finali del vetro.

Ogni ingrediente in quel mix è importante. Cambia la ricetta e cambi il rendimento del bicchiere. Meccanicamente, termicamente, otticamente. Cambia anche quanto sia difficile produrlo e quanto costa. I produttori di vetro trascorrono anni per perfezionare questo equilibrio.

Esaminiamo uno per uno gli ingredienti principali.

 

Biossido di silicio

Questa è la spina dorsale. Forma la rete che tiene insieme il vetro. Consideratela come la cornice di una casa. Si collega in unità chiamate tetraedri di silicio. Queste connessioni conferiscono al vetro la sua forza e stabilità fondamentali.

Più biossido di silicio significa vetro più duro. Migliore resistenza chimica. Migliore stabilità termica. Ma non puoi andare troppo in alto, altrimenti il ​​vetro diventa difficile da sciogliere e modellare.

Nel vetro sodico calcico, il biossido di silicio varia solitamente dal 60 al 75%. Nel vetro alluminosilicato il valore è leggermente inferiore, tipicamente dal 52 al 63%.

 

Ossido di alluminio

Aggiungi l'ossido di alluminio e le cose cambiano. Migliora la stabilità chimica. Ciò significa che il vetro resiste meglio agli acidi e alle basi. Cose come l'idrossido di sodio, l'acido cloridrico e persino l'acido fluoridrico in una certa misura. Aumenta anche la resistenza meccanica. Maggiore resistenza alla compressione, maggiore resistenza alla trazione. Il vetro semplicemente regge meglio sotto stress.

L'ossido di alluminio influisce anche sulla dilatazione termica. Riduce il tasso di espansione, rendendo il vetro più stabile durante il rafforzamento chimico. Meno deformazioni, meno cambiamenti dimensionali.

La quantità di ossido di alluminio definisce effettivamente il tipo di vetro che hai. Basso alluminio, alluminio medio, alluminio alto, alluminio ultra alto. Più ne aggiungi, fino a un certo punto, più forte diventa il vetro.

Nel vetro di alluminio medio-basso, che è essenzialmente calce sodata, l'ossido di alluminio si trova tra il 5 e il 13%. Nei vetri ad alto contenuto di alluminio la percentuale va dal 13 al 24%.

 

Ossido di calcio

L'ossido di calcio è lì per aiutare con la fusione. Abbassa la temperatura necessaria per fondere il batch e facilita il flusso del vetro durante la formatura. Contribuisce inoltre alla stabilità chimica e alla resistenza meccanica.

Nel vetro sodocalcico, l'ossido di calcio è generalmente compreso tra il 5 e il 12%. Nel vetro alluminosilicato è inferiore, solitamente dall'1 al 5%. Due ragioni per questo. Innanzitutto, nelle applicazioni ottiche di fascia alta, l'ossido di calcio può interferire con la trasmissione della luce, quindi è necessario mantenerlo basso. In secondo luogo, l’ossido di alluminio nel vetro alluminosilicato fa già molto di ciò che farebbe l’ossido di calcio. Quindi te ne serve di meno.

 

Ossido di sodio

Questo è fondamentale per il rafforzamento chimico. È l'attore principale nel processo di scambio ionico. Gli ioni di sodio nel vetro si scambiano con ioni di potassio più grandi provenienti da un bagno salino. Questo scambio sottopone la superficie a compressione e rende il vetro più resistente.

Anche l'ossido di sodio aiuta lo scioglimento. Riduce la viscosità in modo che il vetro scorra più facilmente a temperature più basse. Ciò semplifica la produzione.

Ma c’è un compromesso. Troppo ossido di sodio e inizi a perdere resistenza meccanica e stabilità termica. Quindi tienilo entro un intervallo.

Nel vetro sodico calcico, l'ossido di sodio è tipicamente compreso tra il 10 e il 18%. Nel vetro alluminosilicato è inferiore, più o meno dallo 0 al 5%.

 

Altri ingredienti

Ce ne sono anche altri. Ossido di litio, ossido di potassio, ossido di magnesio, ossido di boro. Ognuno gioca un ruolo. Il litio aiuta con lo scambio ionico e consente il rafforzamento della temperatura più bassa. Il potassio aggiunge profondità allo strato rinforzante. Il magnesio migliora la durezza e la stabilità. Il boro aiuta con la resistenza agli shock termici e le proprietà elettriche.

 

L'asporto

Il vetro di copertura sembra semplice. Un sottile foglio trasparente. Ma ciò che c'entra è un mix di materiali attentamente bilanciato. Ogni ingrediente ha un lavoro. Cambiatene uno qualsiasi e il vetro cambierà con esso. Forza, chiarezza, quanto bene si rafforza, quanto è facile da realizzare. Tutto ritorna a quella ricetta.