花瓶、水杯、鏡子、窗戶、屏幕……它們都是玻璃。這種隨處可見的材料，是如何一步步滲透進了人類生活？

今天我們就來聊聊“玻璃”的故事。

01浴火而生的玻璃

最初，玻璃誕生于大自然的高溫現(xiàn)象[1] ，人類自石器時代就使用天然的火山玻璃作為工具 [2] 。

而人類首次真正意義上合成玻璃，則到了古埃及時代[3] 。 由于工藝上的局限，玻璃一直被視做珠寶級別的奢侈品。在古代中國，被稱作“琉璃”的玻璃也一直被當(dāng)作貴重之物 [4] 。

直到13世紀(jì)，玻璃展露出了裝飾功能之外的實用性。以玻璃為原料的鏡子和眼鏡被制造出來 [5] 。

隨著從人工吹氣到機械制造，電燈、玻璃窗等日用玻璃制品也越來越便宜，飛入尋常百姓家。

但它有一個讓人無法忽視的弱點，“易碎”。

17世紀(jì)，英國魯伯特王子偶然間把玻璃液滴進水中，這樣形成的淚滴形玻璃非常堅硬，算是鋼化玻璃的雛形 [6] 。

早期玻璃鋼化，便是通過這樣的方式使表面應(yīng)力提高。鋼化玻璃抗彎強度是普通玻璃的3~5倍，抗沖擊強度達到5~10倍[7] 。

1909年，世界上第一座采用玻璃外墻的建筑拔地而起后 [8] ，玻璃開始深度參與到我們的城市建設(shè)中來。由高強玻璃纖維作為增強材料制成的玻璃鋼，在強度上甚至超過了鋼[9] 。

發(fā)展到今天，“玻璃”變成了一個統(tǒng)稱，制作玻璃時的工藝千變?nèi)f化，讓它在生活中扮演著無數(shù)角色。

就拿你正在盯著的這塊屏幕來說，它的表面也是一塊玻璃，比普通玻璃二氧化硅含量更高、熔制溫度更高，經(jīng)過鋼化工藝的加工，顯示出更鮮活清晰的畫面 [10] 。

02手機屏幕的“保護傘”

如今我們每天在手機屏幕上進行成千上萬次操作，要說接觸最親密的材料，非這塊玻璃莫屬。

在功能機時代，想在手機屏幕上看到玻璃是不可能的。

由于玻璃屏幕脆弱且造價昂貴，大多數(shù)廠商選擇更耐造的PC材質(zhì)，或者與玻璃透光率接近的亞克力材質(zhì)，但太容易刮花卻是它的硬傷。

直到康寧公司推出了專為手機屏幕研制的大猩猩玻璃，它又輕又薄，還極具抗磨損性能，如今保護著全球幾十億臺設(shè)備 [11] 。

手機廠商們?yōu)榱俗非笳嬲裏o邊框的視覺體驗，開始嘗試把直來直去的玻璃壓彎。2D、2.5D、 3D……隨著玻璃熱彎技術(shù)的成熟， 玻璃在手機屏幕上的路也越走越寬。

03玻璃的進化之路

但手機上的這塊玻璃 ，卻面臨新的難 題。如何才能在更小的體積里，塞進更大的屏幕？

當(dāng)屏幕尺寸在二維空間無法突破時，折疊屏應(yīng)運而生。從曲面屏到折疊屏的轉(zhuǎn)變，也是對玻璃形態(tài)的顛覆。

在初代量產(chǎn)的折疊屏上，玻璃蓋板并不是首選， 透明聚酰亞胺薄膜（CPI）由于良好的柔性以及延展性，被大量應(yīng)用，卻在耐磨性和質(zhì)感方面始終不如玻璃。

但堅硬的玻璃如何才能折疊呢？

答案在厚度。

厚度在1到0.2毫米之間的玻璃可以實現(xiàn)彎曲，厚度小于0.2毫米則能實現(xiàn)折疊 [12] ，造價更高的超薄柔性玻璃（UTG）成了折疊屏手機蓋板材料的最優(yōu)解。

最近OPPO發(fā)布的Find N折疊屏手機便使用了UTG，屏幕外層僅有0.03mm的玻璃卻比CPI的抗沖擊力提升了300%。

解決了“掰彎”的問題后，產(chǎn)生的折痕也是個難題。 不過Find N同樣優(yōu)化了這個折疊屏手機的軟肋。

OPPO自研出了成熟的鉸鏈形態(tài)——精工擬椎式鉸鏈，這是目前市面上工藝更復(fù)雜、成本更高的折疊屏手機鉸鏈。

實驗表明，在靜態(tài)彎折4h后，相比U型鉸鏈，使用精工擬椎式鉸鏈的屏幕，折痕足足淺了48%。

此外，其內(nèi)屏是全球唯一德國萊茵20W+折疊無憂認證的屏幕，也是目前折痕更輕微的屏幕，由OPPO和三星共同研發(fā)。

然而三星的折疊屏產(chǎn)品鉸鏈設(shè)計并不相同，因此其屏幕方案移植到水滴鉸鏈（精工擬椎式鉸鏈）上明顯開始“水土不服”，屏幕設(shè)計的優(yōu)化成為一個新的課題。

最終OPPO工程師團隊發(fā)現(xiàn)，自研水滴漸變網(wǎng)紋方案在滿足屏幕耐用性基礎(chǔ)之上，折痕更淺。

在有限的厚度中，工程師不斷調(diào)整材質(zhì)、堆疊方案、網(wǎng)紋設(shè)計、轉(zhuǎn)軸的配合等等，以達到更好的彎折性能和折痕表現(xiàn)。

通過一系列科技、人力的并行測試 ，OPPO Find N正常使用1個月后，相比其他品牌的折疊屏手機，屏幕折痕淺30%。

讓折疊屏手機從“嘗鮮”到“常用”，這一次，古老的玻璃終于讓一方屏幕重新煥發(fā)了生機。

參考文獻

[1]房迎三,Kazuto Matsufuji,Tohru Danhara,王幼平,李超榮.江蘇三處舊石器遺址中發(fā)現(xiàn)的火山玻璃[J].第四紀(jì)研究,2010,(第2期).

[2]SCHOTT：歷史記錄中的玻璃

[3]吳張倩.“玻璃藝術(shù)” ——古埃及與現(xiàn)代的跨時空對話[J].美與時代(上),2018,(第5期).

[4]張莉.“琉”光“璃”彩—中國古代琉璃藝術(shù)[J].文物鑒定與鑒賞,2021,(第6期).

[5]蔡司：眼鏡的歷史：從“閱讀石”的起源到生活配件

[6]維基百科：魯珀特之淚

[7]蔣民華.神奇的新材料[M].山東:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2008.

[8]Department of Archaeology & Historic Preservation:Curtain Wall

[9]李力等編. 玻璃鋼成型疑難分析. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社, 2016.10.

[10]Google Patents：鋁硅酸鹽玻璃及強化玻璃

[11]Corning? Gorilla? Glass Victus?

[12]中信證券：凱盛科技專題報告：折疊屏手機方興未艾，UTG 玻璃空間廣闊

本文來自微信公眾號“硬核看板”（ID：yinghekb），作者：看板娘，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。