藍寶石玻璃材質在電子產品的應用探析

劉博

【摘 要】藍寶石玻璃的應用越來越廣，隨著產量增加、價格下降，其硬度高、抗沖擊性好的特點是否可以更多的應用在電子產品上，特別是在美觀、散熱、防輻射、耐磨等方面的應用推廣值得探索。

【關鍵詞】藍寶石玻璃；美觀效果；散熱；防輻射；耐磨

中圖分類號： F426.6 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）31-0164-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.079

【Abstract】BSTRACT Sapphire glass is used more and more widely. With the increase of output and the decrease of price， whether its high hardness and good impact resistance can be more applied to computers， especially in the aspects of beauty， heat dissipation， radiation protection and wear resistance， is worth exploring.

【Key words】Sapphire glass； Beauty； Heat dissipation； Radiation protection； Wear resistance

天然藍寶石是藍色的，因為它和鈦和鐵質的小藍寶石混合在一起，除了常見的藍色以外，還有綠色、黃色、粉色等。玻璃合成藍寶石都沒有這么多種類的顏色，合成的藍寶石晶錠會有淡淡的粉色，但經過改造后，看不出粉紅，成品藍寶石玻璃屏可以是透明的，方便各種場合應用。

藍寶石的真正成分是剛玉，也就是氧化鋁，多用于砂紙砂輪之類的工業研磨領域。而藍寶石玻璃，就是剛玉制成的玻璃，如圖1所示。從目前的技術來看，直接把藍寶石玻璃用于手機或者平板的主屏幕，價格高昂，抗摔性能也會受到影響，為了耐磨等優異性能換用藍寶石玻璃性價比十分合適成為辯論的中心。

1 藍寶石玻璃的特點

藍寶石玻璃最大優勢是硬，因為硬，就耐劃傷。與普通玻璃相比，藍寶石玻璃達到Motleri 9的強度，除了人造的硬質材料，自然界只有鉆石硬度高于它。康寧玻璃只是化學鋼化玻璃，硬度只有6-7，而普通玻璃的硬度還是6-7。而我們日常遇到的各種小塵埃顆粒，往往包含硬度高于7的石英。所以康寧玻璃也會劃傷。而空氣中的塵埃不能損害藍寶石玻璃。

但是，藍寶石玻璃也有缺點，就是脆性較高，抗沖擊性比較差。而康寧玻璃能流行起來，并不是因為他的硬度，而是因為他的抗沖擊性好。

此外，藍寶石玻璃的價格要高于化學鋼化玻璃。這也是藍寶石玻璃的一個不利因素。

2 藍寶石玻璃的應用

傳統上，藍寶石玻璃在具有更厚的厚度和更小的區域的時鐘上通常被使用。為了保護手表，表鏡主要是用于保護機械中心、針、盤、分離水蒸氣和灰塵的非常重要的構成要素。但是，當手表最初發明的時候，是沒有表鏡的，是用金屬蓋覆蓋的。之后，鐘表手藝人慢慢地為他們的手表蓋子，使用了硅酸鹽玻璃，同時，還有使用天然水晶來磨制表鏡。到70年代才看到了藍寶石表鏡。因為很多高檔的時鐘被使用，所以識別辨假方法暫時成為了熱議的話題。如果是知名的品牌表，藍寶石玻璃通常會被印刷在手表的背面紙上。用英文SAPPHIRE或Sapphire Crystal表示，但是假表或是劣質的手表，也有許多會冒用標識以次充好。為了測試手表玻璃的硬度，我們可以使用針線的金屬去劃蹭表玻璃邊緣，因為把手表的最邊緣的部分覆蓋是非常難的。感覺很硬，有金屬浮游感，玻璃沒有傷，那應該是藍寶石玻璃。滴水法是另一種比較廣泛被認同鑒定方式，所有液體落在光滑的介質表面上，都具有不同的液面高度。這個特定的情況與介質性質及溫度均有關系。這個被稱為液體張力。藍寶石密度高，比重高，表面光滑細膩的原因導致在藍寶石鏡面上滴一滴水，水滴會呈現高起的珠狀，在其他材料的液滴則迅速分散。這些方法都利用藍寶石玻璃的顯著特性，也凸顯了其優秀的特性。

近年來，隨著藍寶石玻璃的批量生產，，有一些奢侈品級別的手機，例如Vetru Ti開始嘗試擴大使用了藍寶石玻璃。蘋果對藍寶石玻璃的技術一直都非常強烈的關注，在研究開發中至少投資5000萬美元。蘋果在其批準的專利文獻中詳細描述了在電子設備上應用藍寶石玻璃的各種方法。藍寶石玻璃也已經用在5s蘋果手機家庭鍵和照相機上。在2018年9月13日，iPhone XR在2018年蘋果的秋季新產品發售中正式發行，但只使用藍寶石玻璃在攝像鏡頭面上，Iwatch、iPhone或者iPad今后要用多少藍寶石玻璃，要用在哪里都成了推測的焦點。2018年10月，英國的高級手機品牌Vertu在中國推出了世界性的新產品。新的ASTER P系列35000元以上標價，最大亮點當屬藍寶石水晶玻璃屏。

3 藍寶石玻璃在電子產品的應用推廣初探

如果這張薄的藍寶石玻璃材質薄膜被安裝在正常的化學強化玻璃上，這種藍寶石玻璃材料可以有兩種優點：藍寶石玻璃的耐傷性和化學強化玻璃的耐沖擊性。這個解決方案不僅可以用于手機和平板，而是電子產品的很多部分都可以來使用。

3.1 基于美觀效果的應用

電腦機箱作為電腦的核心集成平臺，不但起著裝載配件的作用，也能扮演裝飾和健康保護的作用。計算機底盤的布局非常重要，僅電源上置和下置的優與劣就爭執不下，另外，各種板的技能越來越精煉，NVIDIA Tesla技術以及SLI技術都讓機箱內部格外壯觀。

如果使用透明的底盤的話，各種布局不就一目了然了。2006年8月12日北京晚報新聞報道了市內銷售一個叫做水晶宮的多彩透明箱。這是進口的高質量透明的壓克力材料，通過精密的切割工藝加工而制作的。這種外殼是用透明的有機玻璃材料制成的。有機玻璃的厚度約為5mm。機箱各部件邊框均經過拋光，以避免各種拐角和毛刺剮傷用戶， 機箱采用四個彩燈風扇、一個光管，使其在運轉時發出幽藍燈光，給用戶營造水晶夢幻境界。可以用選擇的UV管，將機箱的內部也裝飾得美麗。在機箱底的燈管中被釋放的藍色光，使整體的機箱看起來像是藍色大海的結晶宮殿。當時，普通計算機箱的價格大約是400元，而這種計算機機箱的價格達到了1000元。許多發燒友用不同的工藝和厚度的亞克力，仿效制作透明的機箱。圖2是ZOL硬件論壇中cfz518網友制作的透明機箱。

十分清楚地，電腦機箱無論側面透明還是全透明都很美觀，一定會有好的市場。藍寶石玻璃的耐磨和耐沖擊性可以將它作為顛覆性的透明機箱材料以及底盤和所有的支持板都可以采用。

3.2 基于功能性改善的應用

在發熱度多的計算機中，現在，機箱的主要考慮事項是提供了多少散熱風扇或散熱風扇預留位置和散熱孔的多少。關于機箱的材質，機箱的前臺的塑料是ABS工程塑料。如果使用的塑料不太硬，或者非常脆，容易碎的話，機箱的質量確實是一般的。如果使用鋼板至少要達到0.5mm以上，具有較高的硬度和彈性，如果厚度不充分，或者有一點力量可以彎曲，那也不是很好的材料。因此，太厚的塑料或鋼板，散熱性不好，如果太薄，支撐力不強，也難以滿足放射線防護性能。

玻璃是熱量散少的材料，但比塑料、木、皮、布或其他材料更優秀。美國專利商標廳（USPTO）所發行的“連接技術”的蘋果的專利，說明了電子設備，特別是在藍寶石玻璃上固定藍寶石玻璃的各種方法，特別提到了藍寶石玻璃的散熱功效。而且，藍寶石本身材質的抗輻射能力是鋼化玻璃的2倍，能夠完全阻止中紅外線的放射線。

用于顯示畫面的藍寶石玻璃可以有效地防止周圍光的干擾，將內容更加鮮明，更鮮艷。防眩光的目的是減少畫面屏幕的反射，一是要改善畫面的顯示內容在強烈的光下的模糊，另一個目的是保護眼睛。因此，有望運用在更多的領域。例如，公共信息查詢、產業管理、電子書籍、軍事命令、多媒體教育、領導辦公室、電子游戲、汽車導航玻璃、醫療器械及其他設備。例如在儀表盤，中控臺，多媒體平臺，用防眩光寶藍石玻璃會有非常好的視覺體驗。再如，屏幕放上白色的玻璃，反射很重，無法看清楚，甚至無法操作。銀行慢慢地使用了防眩光玻璃。目前，防眩光寶藍石玻璃分成噴霧和蝕刻兩種，對生產技術要求都很高，所以質量非常穩定。

3.3 基于耐磨的應用

藍寶石玻璃在照相機的保護蓋、指紋傳感器的保護以及計算機的傾向容易磨損的部分中被廣泛使用。筆記本電腦長期使用中，邊角也很容易磨損，所以，藍寶石玻璃也可以作為筆記本電腦的殼體或者部分容易磨損的邊緣部分的優選材料。

【參考文獻】

[1][美] 埃琳娜·R. 多布文斯卡亞，[烏]萊奧尼德·A. 李托維諾夫，[以]瓦萊里安·皮斯奇克.藍寶石：材料、制造、應用[M].張明福，譯.北京：科學出版社，2013.

[2]呂林素，何雪梅，李宏博，章西煥. 紅寶石、藍寶石的加工技法.北京：化學工業出版社，2007.