蓝宝石玻璃材质在电子产品的应用探析

刘博

【摘 要】蓝宝石玻璃的应用越来越广，随着产量增加、价格下降，其硬度高、抗冲击性好的特点是否可以更多的应用在电子产品上，特别是在美观、散热、防辐射、耐磨等方面的应用推广值得探索。

【关键词】蓝宝石玻璃；美观效果；散热；防辐射；耐磨

中图分类号： F426.6 文献标识码： A 文章编号： 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

天然蓝宝石是蓝色的，因为它和钛和铁质的小蓝宝石混合在一起，除了常见的蓝色以外，还有绿色、黄色、粉色等。玻璃合成蓝宝石都没有这么多种类的颜色，合成的蓝宝石晶锭会有淡淡的粉色，但经过改造后，看不出粉红，成品蓝宝石玻璃屏可以是透明的，方便各种场合应用。

蓝宝石的真正成分是刚玉，也就是氧化铝，多用于砂纸砂轮之类的工业研磨领域。而蓝宝石玻璃，就是刚玉制成的玻璃，如图1所示。从目前的技术来看，直接把蓝宝石玻璃用于手机或者平板的主屏幕，价格高昂，抗摔性能也会受到影响，为了耐磨等优异性能换用蓝宝石玻璃性价比十分合适成为辩论的中心。

1 蓝宝石玻璃的特点

蓝宝石玻璃最大优势是硬，因为硬，就耐划伤。与普通玻璃相比，蓝宝石玻璃达到Motleri 9的强度，除了人造的硬质材料，自然界只有钻石硬度高于它。康宁玻璃只是化学钢化玻璃，硬度只有6-7，而普通玻璃的硬度还是6-7。而我们日常遇到的各种小尘埃颗粒，往往包含硬度高于7的石英。所以康宁玻璃也会划伤。而空气中的尘埃不能损害蓝宝石玻璃。

但是，蓝宝石玻璃也有缺点，就是脆性较高，抗冲击性比较差。而康宁玻璃能流行起来，并不是因为他的硬度，而是因为他的抗冲击性好。

此外，蓝宝石玻璃的价格要高于化学钢化玻璃。这也是蓝宝石玻璃的一个不利因素。

2 蓝宝石玻璃的应用

传统上，蓝宝石玻璃在具有更厚的厚度和更小的区域的时钟上通常被使用。为了保护手表，表镜主要是用于保护机械中心、针、盘、分离水蒸气和灰尘的非常重要的构成要素。但是，当手表最初发明的时候，是没有表镜的，是用金属盖覆盖的。之后，钟表手艺人慢慢地为他们的手表盖子，使用了硅酸盐玻璃，同时，还有使用天然水晶来磨制表镜。到70年代才看到了蓝宝石表镜。因为很多高档的时钟被使用，所以识别辨假方法暂时成为了热议的话题。如果是知名的品牌表，蓝宝石玻璃通常会被印刷在手表的背面纸上。用英文SAPPHIRE或Sapphire Crystal表示，但是假表或是劣质的手表，也有许多会冒用标识以次充好。为了测试手表玻璃的硬度，我们可以使用针线的金属去划蹭表玻璃边缘，因为把手表的最边缘的部分覆盖是非常难的。感觉很硬，有金属浮游感，玻璃没有伤，那应该是蓝宝石玻璃。滴水法是另一种比较广泛被认同鉴定方式，所有液体落在光滑的介质表面上，都具有不同的液面高度。这个特定的情况与介质性质及温度均有关系。这个被称为液体张力。蓝宝石密度高，比重高，表面光滑细腻的原因导致在蓝宝石镜面上滴一滴水，水滴会呈现高起的珠状，在其他材料的液滴则迅速分散。这些方法都利用蓝宝石玻璃的显著特性，也凸显了其优秀的特性。

近年来，随着蓝宝石玻璃的批量生产，，有一些奢侈品级别的手机，例如Vetru Ti开始尝试扩大使用了蓝宝石玻璃。苹果对蓝宝石玻璃的技术一直都非常强烈的关注，在研究开发中至少投资5000万美元。苹果在其批准的专利文献中详细描述了在电子设备上应用蓝宝石玻璃的各种方法。蓝宝石玻璃也已经用在5s苹果手机家庭键和照相机上。在2018年9月13日，iPhone XR在2018年苹果的秋季新产品发售中正式发行，但只使用蓝宝石玻璃在摄像镜头面上，Iwatch、iPhone或者iPad今后要用多少蓝宝石玻璃，要用在哪里都成了推测的焦点。2018年10月，英国的高级手机品牌Vertu在中国推出了世界性的新产品。新的ASTER P系列35000元以上標价，最大亮点当属蓝宝石水晶玻璃屏。

3 蓝宝石玻璃在电子产品的应用推广初探

如果这张薄的蓝宝石玻璃材质薄膜被安装在正常的化学强化玻璃上，这种蓝宝石玻璃材料可以有两种优点：蓝宝石玻璃的耐伤性和化学强化玻璃的耐冲击性。这个解决方案不仅可以用于手机和平板，而是电子产品的很多部分都可以来使用。

3.1 基于美观效果的应用

电脑机箱作为电脑的核心集成平台，不但起着装载配件的作用，也能扮演装饰和健康保护的作用。计算机底盘的布局非常重要，仅电源上置和下置的优与劣就争执不下，另外，各种板的技能越来越精炼，NVIDIA Tesla技术以及SLI技术都让机箱内部格外壮观。

如果使用透明的底盘的话，各种布局不就一目了然了。2006年8月12日北京晚报新闻报道了市内销售一个叫做水晶宫的多彩透明箱。这是进口的高质量透明的压克力材料，通过精密的切割工艺加工而制作的。这种外壳是用透明的有机玻璃材料制成的。有机玻璃的厚度约为5mm。机箱各部件边框均经过抛光，以避免各种拐角和毛刺剐伤用户， 机箱采用四个彩灯风扇、一个光管，使其在运转时发出幽蓝灯光，给用户营造水晶梦幻境界。可以用选择的UV管，将机箱的内部也装饰得美丽。在机箱底的灯管中被释放的蓝色光，使整体的机箱看起来像是蓝色大海的结晶宫殿。当时，普通计算机箱的价格大约是400元，而这种计算机机箱的价格达到了1000元。许多发烧友用不同的工艺和厚度的亚克力，仿效制作透明的机箱。图2是ZOL硬件论坛中cfz518网友制作的透明机箱。

十分清楚地，电脑机箱无论侧面透明还是全透明都很美观，一定会有好的市场。蓝宝石玻璃的耐磨和耐冲击性可以将它作为颠覆性的透明机箱材料以及底盘和所有的支持板都可以采用。

3.2 基于功能性改善的应用

在发热度多的计算机中，现在，机箱的主要考虑事项是提供了多少散热风扇或散热风扇预留位置和散热孔的多少。关于机箱的材质，机箱的前台的塑料是ABS工程塑料。如果使用的塑料不太硬，或者非常脆，容易碎的话，机箱的质量确实是一般的。如果使用钢板至少要达到0.5mm以上，具有较高的硬度和弹性，如果厚度不充分，或者有一点力量可以弯曲，那也不是很好的材料。因此，太厚的塑料或钢板，散热性不好，如果太薄，支撑力不强，也难以满足放射线防护性能。

玻璃是热量散少的材料，但比塑料、木、皮、布或其他材料更优秀。美国专利商标厅（USPTO）所发行的“连接技术”的苹果的专利，说明了电子设备，特别是在蓝宝石玻璃上固定蓝宝石玻璃的各种方法，特别提到了蓝宝石玻璃的散热功效。而且，蓝宝石本身材质的抗辐射能力是钢化玻璃的2倍，能够完全阻止中红外线的放射线。

用于显示画面的蓝宝石玻璃可以有效地防止周围光的干扰，将内容更加鲜明，更鲜艳。防眩光的目的是减少画面屏幕的反射，一是要改善画面的显示内容在强烈的光下的模糊，另一个目的是保护眼睛。因此，有望运用在更多的领域。例如，公共信息查詢、产业管理、电子书籍、军事命令、多媒体教育、领导办公室、电子游戏、汽车导航玻璃、医疗器械及其他设备。例如在仪表盘，中控台，多媒体平台，用防眩光宝蓝石玻璃会有非常好的视觉体验。再如，屏幕放上白色的玻璃，反射很重，无法看清楚，甚至无法操作。银行慢慢地使用了防眩光玻璃。目前，防眩光宝蓝石玻璃分成喷雾和蚀刻两种，对生产技术要求都很高，所以质量非常稳定。

3.3 基于耐磨的应用

蓝宝石玻璃在照相机的保护盖、指纹传感器的保护以及计算机的倾向容易磨损的部分中被广泛使用。笔记本电脑长期使用中，边角也很容易磨损，所以，蓝宝石玻璃也可以作为笔记本电脑的壳体或者部分容易磨损的边缘部分的优选材料。

【参考文献】

[1][美] 埃琳娜·R. 多布文斯卡亚，[乌]莱奥尼德·A. 李托维诺夫，[以]瓦莱里安·皮斯奇克.蓝宝石：材料、制造、应用[M].张明福，译.北京：科学出版社，2013.

[2]吕林素，何雪梅，李宏博，章西焕. 红宝石、蓝宝石的加工技法.北京：化学工业出版社，2007.