Под минеральным стеклом довольно устойчивым. Сапфировое стекло - что это такое
На прошлой неделе издание Wall Street Journal сообщило о том, что Apple собирается потратить $700 миллионов на новый материал для экрана iPhone . Этот материал называется «сапфир», он является суперпрочным материалом, который сможет прекрасно защитить сенсорный экран смартфона. Мы приготовили несколько интересных фактов о сапфире, о которых вы непременно должны знать.
Что это такое?
Это твердое кристаллическое вещество, обладающее рядом свойств, схожих со стеклом Gorilla Glass, которое в настоящий момент используется для экранов iPhone. Сапфир прозрачен, невероятно гибок, и на нем, в отличие от стекла, сложно оставить царапину. И самое главное, данный материал более устойчив к появлению трещин, в особенности, при падении устройства.
Сапфир, о котором мы говорим, отличается от природного материала, который можно найти на Земле. Это синтетическое вещество, созданное в лаборатории и приближенное к структуре натурального сапфира. И на самом деле, в вашем iPhone уже есть крошечная часть этого прочного материала.
Подождите, неужели Apple его уже использует?
Конечно! Объектив вашей камеры iPhone уже давно защищен слоем сапфира. В iPhone 5s его также использовали для защиты сканера отпечатков пальцев Touch ID.
А где еще используют сапфир?
В бронетанковой технике, при изготовлении иллюминаторов самолета, в дорогих часах и прочих сферах.
Насколько это твердый материал?
Сапфир является одним из самых сложных минералов на Земле. Он тверже стали, но более хрупкий, по сравнению с алмазом. Химически усиленное стекло может быть превосходным материалом, но сапфир лучше с точки зрения твердости, прочности и стойкости. Сапфир в 4 раза более стойкий материал, чем известный своими прекрасными свойствами Gorilla Glass. По шкале твердости Мооса , используемой для измерения твердости минералов, сапфир набирает 9 из 10.
Почему же его не используют другие производители смартфонов?
У сапфира есть и ряд недостатков. Во-первых, он бликует сильнее, чем стекло, а это может стать большой проблемой. Во-вторых, производители Gorilla Glass говорят о том, что они работали с сапфиром, начиная с 1970-х годов, и что материал не так крепок, как об этом заявляют, это подтверждают и их внутренние тесты. И что немаловажно, сапфир — очень дорогой в производстве материал. Каждый сапфировый экран обойдется Apple в 16 долларов, в то время как дисплей из Gorilla Glass стоит всего 3 доллара.
Где же будут производить сотни миллионов подобных экранов?
В прошлом году Apple купила огромный завод в Аризоне. Вы только представьте себе, по своей площади он занимает 20 футбольных полей! К тому же купертиновцы взяли в аренду оборудование у компании GT Advanced Technologies, специализирующейся на разработке кристаллических материалов. По прогнозам аналитиков, данный завод сможет производить в два раза больше сапфира, чем все остальные компании в мире.
И последний вопрос: будет ли использован сапфир для экрана iPhone 6?
Возможно. У аналитиков нет оптимистических прогнозов по этому поводу, поскольку производство данного материала — весьма проблемный процесс. В общем, на этот вопрос сможет ответить сама Apple, и уже совсем скоро.
Искусственный сапфир представляет собой отличный оптический материал для изготовления стекла. Сапфировые стекла стали одним из прорывов в стекольной промышленности и постепенно начинают завоевывать свою долю на рынке. О свойствах и области применения сапфиров рассказывает портал ОКНА МЕДИА.
Фото: Сапфировое стекло
Сапфировые стекла, изготовленные из синтетического сапфира, являются одними из наиболее устойчивых материалов к механическим повреждениям, высоким температурам и химическому воздействию, в отличие от обычного стекла.
Сапфир обладает особыми прочностными характеристиками, являясь очень твердым минералом, по своим свойствам уступая лишь алмазу. Синтетический монокристалл стал (сапфир) прорывной технологией, благодаря своим свойствам.
Свойства сапфира и метод производства
Открытый в 1902 году французским химиком Огюстом Вернейлем, искусственный сапфир начал завоевывать рынок. Это анизотропный кристаллический материал, который способен сохранять свою целостность даже в сложной физической среде.
Он имеет температуру плавления свыше 2000˚С, что делает его идеальным для применения при высоких температурах. Также синтетический монокристалл является химически инертным и легко выдерживает агрессивное химические вещества (например, промышленные газы). Кроме того, он способен передавать лучи видимого, ультрафиолетового и инфракрасного излучения, диапазон светопропускания которых составляет от 150 нм до 6,0 мкм, что намного шире, чем у большинства материалов. Это делает его идеальным материалом для окон, мобильных устройств (лучше передает сигнал), и особенно востребованным в военной и авиационной промышленности.
Фото: Прозрачное сапфировое стекло
Рост кристалла происходит из расплава оксида алюминия и осуществляется в печах в вакуумной среде при температуре плавления выше 2000˚С. Тщательный контроль и регулирование температурного режима позволяет выращивать монокристаллические сапфиры различной формы (стекло, пластины, цилиндры и т.д.). Полученные монокристаллические куски затем выкраиваются по форме, обрезаются и полируются до совершенства.
Высокая устойчивость к истиранию и царапинам (9 по шкале Мооса), широкий спектр передачи оптического света делает искусственный сапфир почти идеальным материалом для применения.
Практическое применение сапфировых стекол
Искусственный сапфир является отличным материалом для применения в различных сферах промышленности. Сапфировые стекла используются в гражданском и военном секторах авиации для того, чтобы облегчить посадку и взлет в ночное время и при плохой видимости (туман, дождь и т.д.). Сапфировое стекло используется в инфракрасных камерах на носу самолетов, которые анализируют расстояние от и до земли и обеспечивают маневренность авиалайнера. Также сапфировые стекла применяются и в наземных транспортных средствах в сочетании с несколькими слоями ламинированных стекол.
Высокие оптические, электрические, химические и механические свойства сапфировых стекол делают их идеальными для различного применения, зачастую благодаря своим характеристикам сапфировые стекла становятся единственным материалом для решения сложных задач инженерного проектирования.
Единственный в России завод «Монокристалл» - стартап, который появился благодаря поддержке РОСНАНО, активно занимается выращиванием искусственных сапфиров и поставкой сапфирового стекла на мировой рынок. Льготный кредит на разработку высокотехнологичного оборудования для производства искусственных монокристаллов больших размеров, позволит компании в будущем занять до 30% мирового рынка.
Доля сапфирового стекла интенсивно растет в последние годы, оно не заменит традиционное флоат-стекло, так как его размеры ограничены, но станет все больше применяться в различных отраслях промышленности, где необходимы повышенные требования к прочности и устойчивости стекла.
Всем хорошо известно, что в любой модели наручных часов используются стекла для защиты циферблата от внешнего воздействия. В зависимости от стоимости аксессуара защитная деталь будет изготовлена из разных материалов. В самых дешевых моделях используется плексиглас, который быстрее всего мутнее и отличается невысокой прочностью.
Минеральное стекло ставится в большинстве моделей, так как объединяет в себе хорошие технические характеристики и невысокую стоимость. В самых дорогих и элитных часах применяют сапфировое стекло, которое получают путем специальной обработки оксида алюминия. Оно намного тверже всех минералов на Земле (кроме алмаза), но при этом и более хрупкое, чем две первых модели.
Сравнение стекол
При покупке дорогих часов перед человеком всегда встает вопрос, какое стекло лучше сапфировое или минеральное? Тут все зависит от конкретной ситуации. Второй вариант более дорогой, так как высокая степень твердости требует использования сложного оборудования для обработки. Он намного меньше подвержен образованию царапин, потому что твердая структура защищает его от этих негативных явлений.
При этом твердость и прочность в обычных условиях плохо сочетаются друг с другом, поэтому дорогостоящий материал является и более хрупким. Зато он не подвержен помутнению под воздействием времени и негативных факторов. Дорогие часы обычно надевают только на важные встречи, а для повседневной жизни используют более дешевые аналоги.
Что касается минерального стекла на часах, то его плюсы и минусы можно изложить так:
- . невысокая стоимость изготовления и обработки;
- . отличный уровень прозрачности;
- . несклонность к помутнению даже через много лет эксплуатации в нормальных условиях (но только не на вредном производстве с агрессивными средами);
- . не сильно подвержено появлению царапин, а небольшие изъяны можно за несколько минут убрать при помощи специальной процедуры полировки;
- . закаленные модели будут внешне неотличимы от сапфирового стекла.
- . невысокая ударная прочность;
- . падение солнечных лучей дает блики, которые мешают смотреть на стрелки;
- . эксплуатация в тяжелых условиях может привести к быстрому помутнению.
Также некоторые изготовители практикуют установку комбинированных стекол, когда внутренний слой сделан из минерального стекла, а наружный - из тонкой сапфировой модели. По цене такая конструкция будет намного дешевле чистого сапфира, зато по характеристикам не уступит ему вообще. Причем использование двух разных материалов никак не повлияет на прозрачность. А если производитель добавит еще и антибликовое напыление, то часы будут одинаково эффективны при любом освещении.
Материал также используется при изготовлении очков. Линзы из минерального стекла очень хорошо проявляют себя в эксплуатации. При помощи специальной обработки им придают нужные свойства для коррекции зрения.
Обработка стекол
Практически любой материал после изготовления нуждается в обработке. Полировка минерального стекла достаточно простая процедура, которая может быть осуществлена и в домашних условиях. Предварительная подготовка будет зависеть от тяжести повреждений. Причем шансы на успех повышаются от оперативности реагирования.
Лучше сразу же заняться устранением проблемы после ее выявления, чтобы не допустить распространения. Для этого понадобится сделать следующие действия:
- . В самых простых случаях подойдет самая обычная зубная паста. Нужно брать модель без вкуса, цвета и отбеливающих добавок. Только такой вариант подходит для полировки стекла. Достаточно нанести небольшое количество пасты на стекло и при помощи ватного диска или фетровой тряпочки по часовой стрелке протереть стекло. При этом не нужно применять усилие, мелкие царапины и так уберутся.
- . Для более сложной работы нужно взять пасту ГОИ нескольких марок, которые отличаются размерами полирующих частиц. Для грубой работы нужно выбирать не менее четверки, а когда все большие изъяны будут устранены, переходим на более нежный номер. Для протирания также использует фетровую ткань.
- . Самые глубокие риски убираются при помощи наждачной бумаги с разными размерами полирующих частиц. Но работать нужно очень аккуратно, потому что можно только усугубить ситуацию. И в конце все равно понадобиться дополнительная «чистовая» полировка более мягкими пастами.
В самых сложных случаях минеральное стекло для часов лучше не трогать самостоятельно, а отнести в специализированный салон обслуживания, чтобы проблемой занялся профессионал. В его распоряжении есть специальные инструменты и оборудование, позволяющие решать задачи любой сложности.
Замена стекла на часах
Если стекло разбилось или дало трещину, то нужно в любом случае поставить вместо него новую деталь. При этом в первую очередь стоит остановить свои часы, чтобы случайно не пострадал внутренний механизм.
Замена минерального стекла должна проводиться в специализированной мастерской. В первую очередь с корпуса полностью удаляют остатки стекла и клея. Далее мастер подбирает заготовку, которая будет точно соответствовать размерам часов. Это очень важно, потому что нужно обязательно обеспечить герметичность. В противном случае внутрь будет попадать вода, и часы очень быстро сломаются.
На завершающем этапе подобранное стекло приклеивают при помощи специальной водостойкой смеси к корпусу.
Самый ценный сапфир синего цвета, а вот кристалл красного оттенка уже называется рубином. В производстве сапфирового стекла используется бесцветный (чистый) камень.
Искусственный кристалл
Сапфиры добываются тем же способом, что и обычные ископаемые драгоценные минералы. В одноименных стеклах, не предназначенных для производства ювелирных украшений, заменяют синтетическим. В начале двадцатого века химик из Франции, Август Верней, вывел первый в мире искусственный кристалл сапфира. Придуманный им процесс изготовления камня используется и в наше время. Оксид алюминия нагревают до высоких температур и выдерживают некоторое время под большим давлением.
Физические свойства
Сапфировое стекло очень прочное и тяжело поддается обработке, при его резке применяются специальные алмазные пилы. По шкале Мооса (оценивается твердость материалов) сапфировое стекло имеет 9 единиц, для сравнения, закаленная сталь – 8 единиц. Также это стекло практически невозможно поцарапать. Благодаря своим свойствам оно получило широкое распространение в быту и в промышленности.
Применение
Сапфир применяется в изготовлении очень прочных стекол для научных приборов, пуленепробиваемых стекол. Сапфировые стекла устанавливаются в витрины больших торговых комплексов, в сканерах штрих-кодов, в камерах iPhone, в дорогих швейцарских .
Предполагается заменить обычные экранные стекла в смартфонах на сапфировые. Такие телефоны производятся, но только не массовые модели, а смартфоны премиум-класса. Самая продвинутая в новейших технологических разработках компания Apple надеется решить проблему изготовления недорогого массового сапфирового стекла.
Японская компания Asahi Glass Co и компания Corning выпустили несколько моделей мобильных телефонов с сенсорными дисплеями из химически закаленного стекла, но оно по своим характеристикам уступает сапфировому стеклу. Также компания GT Advanced Technologies пытается преобразовать сапфировое стекло, заламинировать тонкий лист этого стекла, но стоящих результатов пока не получено.
На сегодняшний день сапфировое стекло является самым устойчивым материалом к износу и царапинам, но у него есть и ряд недостатков – хрупкость (после сильного удара может раскрошиться) и высокая цена.
Для тех, кто ценит в наручных часах надежность, прочность, долговечность и внешнюю привлекательность, важным параметром является вид и качество стекла на циферблате. От целости стеклянного покрытия зависит правильная работа всего механизма. Оно защищает внутренние детали от ударов, проникновения пыли или воды. Каким бы стильным ни был дизайн, сколы и царапины на циферблате придадут часам изношенный и потрепанный вид.
Пластик или плексиглас. Эти материалы на сегодняшний день являются самыми доступными и дешевыми из многообразия предоставленного на современном рынке. Частота использования объясняется малым удельным весом, хорошими пластическими качествами и простотой вторичной обработки. Минусом является подверженность царапинам, потертостям, другим механическим повреждениям. Использование пластика или плексигласа уместно в спортивных моделях. Оборудованные плексигласом копии часов Hublot очень легкие и хорошо держат динамическую нагрузку. Они практически не чувствуются на руке и не мешают во время занятий спортом или активными видами отдыха.
Минеральное стекло с сапфировым напылением. Это материал, состоящий их двух слоев - верхний из синтетических сапфиров, нижних - из минерального стекла. Имеет меньшую стоимость, чем чистое сапфировое стекло, но сохраняет все его полезные свойства.
Антибликовое стекло. Это специальным образом обработанное минеральное или сапфировое стекло. Чаще всего его используют при производстве дорогих часов, очков, других товаров, где важны антибликовые свойства. Наличие стекла с антибликовой функцией в часах позволит различать циферблат и стрелки даже при очень ярком освещении, например, под полуденным солнцем. Такая функция очень важна, если большинство времени человек проводит на улице.
Минеральное стекло. Это промежуточный по цене, доступности и качеству вариант стекла. Все значимые параметры (прозрачность, прочность, плотность, износостойкость) находятся на среднем уровне. Имеет преимущество в моделях часов, где оттенки стрелок и циферблата почти совпадают - минеральное стекло позволяет различать показатели времени наилучшим образом. Создавая копию швейцарских часов, производители наиболее часто используют минеральное стекло из-за его практичности и демократичной стоимости.
Сапфировое стекло. Научное название - монокристаллический алюминий. Этот материал производится из так называемых синтетических сапфиров. Его отличительными чертами являются глянцевый блеск и очень высокая износоустойчивость. Что самое главное, современное сапфировое стекло не покрывается царапинами, не тускнеет и не мутнеет в течение длительного периода самой интенсивной эксплуатации. Однако оно довольно хрупкое, что увеличивает риск разбить его при случайном ударе. Практически единственный материал, который может оставить царапины - алмаз. Поэтому не следует хранить часы рядом с кольцами, инкрустированными бриллиантами. Оснащенные сапфировым стеклом, копии часов Patek Philippe долгое время сохранят престижный и солидный вид. Соответственно, стоимость наручных часов с сапфировым стеклом относительно выше.
Сенсорное стекло. Принадлежит к совершено новым инновационным материалам. Производится на основе сапфирового стекла путем оснащения его внутренней стороны прозрачными чувствительными электродами, реагирующими на тепло. Используется в наручных часах нового поколения. Позволяет легко активизировать дополнительные функции путем касания определенных точек на стекле.
Загрузка...
