折りたたみガラス:サムスンのZフリップの方法、理由、真実

2020年2月11日、サムスンは世界初の折りたたみガラス携帯:Galaxy Z Flipを発表しました。 サムスンは、ガラスを曲げることで物理法則を破ったと宣言し、具体的には「ポリマー・スクリーンから超薄型ガラス技術への飛躍」を実現した。

サムスンは、新しい独自の形態のガラスを発明したかのようにし、同社はそれを「サムソン超薄型ガラス(UTG)」とまで名づけた。 「私たちは不可能を可能にし、折り畳める超薄型ガラスを作りました」と同社のプレゼンテーションは主張し、「あなたのスクリーンを傷から守ります」と付け加えました。 Samsung

Glass の専門家は、Samsung の「飛躍」のはずのものが、結局はポリマーを使用しており、簡単に傷がつくことが判明したとき、次に何が起こるかを警告できたかもしれません。 Samsung の耐塵性「ファイバー シールド」は、過酷なダスト テストですぐに失敗し、ガラスに関する同社の主張は、今では「タフで、しかも優しい」という馬鹿げたキャッチフレーズに退いています。 その理由は、ガラスがドイツのメーカーであるSchottによって実際に作られ、上部には柔らかく、傷つきやすいプラスチック層があり、-願わくば-将来の折りたたみガラス携帯はその余分な保護を必要としないでしょう。 Schott

Flexible glass is real

正直に言うと、私自身、まだ頭を抱えているところなのです。 ガラスは壊れやすいものです。なんとなく自分で割ったことがない人でも、ガラスが割れたときの音は絶対に知っているはずです。 そのような脆い素材が、曲げられるフリップフォンのようになるとは想像すらできません。だからこそ、Samsung が Galaxy Z Flip の超薄型ガラスはガラスではないかもしれないという非難に直面しても、私は驚かないのです。 簡単に言うと、十分に薄くすれば、実質的に何でも曲げることができます。

「私たちが知っている非常に硬い材料はすべて、ある程度曲げることができます」と、化学者で、現在は同社の超薄型ガラスのビジネス開発をリードする Schott の Mathias Mydlak 博士は述べています。 「木材でいえば、2×4は曲げられませんが、非常に細い部分をノミで削れば、ガラスも同じです」と、昨年末に教えてくれた。 普通の窓ガラスは壊れる前に曲がらないように見えるかもしれませんが、十分に薄いガラスのリボンは実際に曲がります。

ガラスでもその他の素材でも、曲げるときにやっていることは、曲げた部分の外側の素材を自然に伸ばすことです。 タンペレ大学の研究員で、従来とは異なる形のガラスを研究している Erkka Frankberg 氏は、「2 つの原子の間に金属製のスプリングがあり、2 つの原子を引き離すとスプリングが伸びることを想像してみてください」と述べています。 Schott

最大の問題は、材料の化学結合をここまで伸ばさないと壊れないということです(引張強度として知られている概念)。 しかし、より薄いガラス板を使用すれば、同じスペースでより少ない材料を伸ばし、より少ない層を曲げ、より少ない化学結合を伸ばすことができると、Mydlak は述べています。 そうすると、ガラスにかかる引っ張り応力が小さくなり、ガラスが割れる前にきつく曲げることができるのです」。 ガラスを薄くすることは、ガラスを曲げるための「2つの主なコツ」の1つであると、MIT材料科学准教授のJuejun Hu氏は言います。 大きなヒンジの隙間なく内側に折りたためる携帯電話を求めるなら、数十ミクロンの話になります。 アルミホイルを想像してください。

ショットの最新の超薄型ガラス
イメージ図。 Schott

その薄さは、今あるガラスですでに可能なんです。 私は4年前にショット社の70ミクロンのガラスを触って、自分の手で曲げました。 サムスンはZフリップに30ミクロンの厚さのガラスを使っていると言っていますし、ショットも実験室で25ミクロンまで薄くしたと言っています。 コーニング社もショット社も、特殊な形のタンクから溶けたガラスの細いリボンを引き出して、空中に浮かぶガラス板を作るという、やや似たような技術を使っています

しかし、薄いだけでは十分ではありません。 曲げられるガラスの2つ目の「主なコツ」は、不完全な部分、特にガラスにストレスがかかったときに壊滅的な破壊を引き起こす可能性のある表面の欠陥を補強することである。 専門家によれば、製造工程や取り扱い工程で発生する小さな気泡やゴミ、小さな傷は、曲げ加工ガラスを破壊するのに十分であるとのことだ。 「ガラスに生じるすべての応力は、これらの小さな欠陥に集中する傾向があり、そこで破壊が生じます」と Frankberg は言います。

Scratches are deadlier

Mydlak は、Schott のガラスは、最初の曲げテストに耐えれば、制御された条件下で「永遠に使える」と言っていますが、ひとつの傷がそれを変えうることは認めています。 「もし、何かで傷をつけたら……それが初期不良となり、後に問題を引き起こす可能性があります」と、彼は言う。 フランクバーグは、十分に大きな傷のあるガラスを、「プレクラック」に十分な応力が集中するように曲げると、「それは基本的に音速で伝播し、材料全体を破滅的に貫通するでしょう」と述べています。

Image: ガラスはプラスチックよりも傷がつきにくいのですが、傷がつかないわけではありません。モース硬度がプラスチックの 2、3 ではなく、5、6 であっても、いずれにせよ傷がつくのです。 今、あなたの携帯電話の従来のガラススクリーンには、きっと小さな傷がついていることでしょう。 しかし、折りたたみ式携帯電話のように、従来のスクリーンを曲げる必要はないでしょう。

Frankberg は、Samsung の Galaxy Z Flip がまだ上部にプラスチック製のスクリーンプロテクターを備えている理由は、おそらくそれだと考えています。 傷を防ぐためでも、曲げやすくするためでもなく、ガラスの代わりに傷がつく「犠牲層」として、将来的に致命的な亀裂が入る可能性が少なくなるようにするためです。 「おそらく、余分な層があるために返品が少ないのでしょう」と彼は推測します。

Schott の Mydlak は、Z Flip が発表される前の昨年末、実際に私にそのようにほのめかしてくれました。 「

JerryRigEverythingことZack Nelson氏は、Z Foldの「保護層」を取り外しています。 JerryRigEverything

Samsung とそのパートナーが、Schott のガラス画面を携帯電話に追加する前に何をしているのか、私たちは完全に知らないことを付け加えておく必要があります。 また、”li “は “li “であり、”li “は “li “である。 そして、サムスンはそれがプリインストールされたスクリーンプロテクターが付属していることを認めているが、同社は水曜日に、それはまた、ガラスを “注入 “していると発表しました “一貫した硬度を達成するために非公開の深さに特殊材料で、” それが何を意味するのか. しかし、Samsungはそのプロセスに関与している別のパートナーを持っています。 聯合ニュースによると、2013年以来、韓国のスクリーンメーカーであるDowoo Insysとこのガラスに取り組んでおり、最近、同社の筆頭株主となることでそれをロックダウンしています。 また、SamsungはDowooのプロセスを独占していますが、Schottの超薄型ガラスは独占しておらず、Galaxy Z Flipのスクリーンには両方を使用することを決定したと言われています。

ガラスは何の役に立つのか

これらのすべてはまだ質問に答えていません。 1 つの答えは、長持ちするかもしれないということです。Schott は、プラスチックが時間とともに自然に壊れてしまうように、ガラスは壊れないと言っています。 また、光学的な透明度も考慮しなければなりません。 さらに、Dieter Bohnが指摘するように、Galaxy Z Flipのガラスは、ポリマーカバーであろうとなかろうと、純粋なプラスチックで覆われたオリジナルのGalaxy Foldよりも明らかに美しく感じられるのです。 しかし、ゴリラガラスメーカーのコーニングは、Galaxy Z Flipのスクリーンプロテクターが1、2年後には必要なくなるかもしれないことを知っていてほしいと考えています。 同社は、新しい曲がるガラスのサンプルは、すでにデバイスメーカーの手に渡っていると教えてくれました。 それは、次の12〜18ヶ月で市場にデバイスを期待して、それは折り畳み式のデバイスのための単一のパッケージですべての「耐久性、耐傷性、および光学的透明度」を提供するために撮影されています。

担当者は、コーニングがどのようにそれを行うか、またはプラスチックが関与しないことを明確に確認することはできませんが、プラスチックは目標ではないようです: 「今日、Gorilla Glass の携帯電話を買うとき、あなたはガラスに触れています… それが私たちの目指すものです」

信頼できるほど薄く曲がるガラスの大量生産は厳しい課題であるとコーニングとショットは述べています。 Mydlak は昨年、Schott は、開発した最も薄いガラスのリールを、途中で破損させることなく、適切に切断、梱包、出荷する方法など、いくつかの生産上の問題をまだ解明していないと話してくれました。 しかし、歩留まりの悪さは、折りたたみ式携帯電話が非常に高価である理由の一つであり、コーニングがまだそれを完全に把握していない理由でもあります。

コーニングの超薄型ガラス
Image: コーニング

サムスンの折りたたみ式が両方ともゲートからつまずいたとしても、これほど強くプッシュすることを非難するのは難しいです – 1 つには、それは最新のプレス リリースでほぼ明らかにしたように、他の企業にも折りたたみ画面を販売したいと考えています。 しかし、だからといって、傷に強いと約束されていた携帯が簡単に傷だらけになるのは悔しいし、買い控えが起こるわけでもない。 あなたが行う場合ものの、サムスンはあなたのデバイスがスクラッチに屈する場合、あなたは無料のスクリーンプロテクターおよび/または一度だけ119ドルの画面交換を得ることができることをThe Vergeに伝えます。

Image: コーニング

Frankberg はまだ納得していません。 「材料科学者としての私の正直な意見です。 それは、それを破るために必要な傷の大きさが非常に小さいので、私は現段階でこれらの種類の携帯電話を買わないだろう “と彼は言う、一粒の砂が折りたたみ式ガラススクリーンを破壊することができる方法を指摘している。 「彼は、従来のシリカの代わりに酸化アルミニウムを使用したガラスや、割れる代わりに曲がるガラスの開発の初期段階にあり、他の代替材料も探っています。 (「アルミナ」ガラスの研究は世界初ではないでしょうし、酸化アルミニウムの凝縮結晶であるサファイアもご存じかもしれません。)

ただ、このような素材が登場した場合、あるいはそのときに、実際に「ガラス」と呼ぶかどうかが気になりますね。 JerryRigEverything の Zack Nelson が新しいガラスのスクリーンをスクラッチテストするときによく言うように、固定観念を振り払うのは難しいのです。 「ガラスは壊れる。 もし誰かがガラスよりも強いものを開発したら、間違いなく別の名前で呼ぶことになるでしょうね。”

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