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科普：藍寶石與大猩猩玻璃 [複製鏈接]

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電梯直達

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發表於 2014-8-21 08:09:28 |只看該作者 |倒序瀏覽

在過去一年時間，“藍寶石”這個詞頻繁地出現在人們的眼前。或許我們已經被“灌輸”瞭一種意識：康寧大猩猩玻璃在藍寶石面前已經“過時”瞭！據媒體報道，蘋果將在其下一代iPhone手機中采用藍寶石屏，並計劃生產2億多塊藍寶石面板來為即將到來的iPhone6做準備。

    此外，媒體也紛紛放出演示視頻，來展示藍寶石屏的“堅不可摧”：切、折、摔後，藍寶石屏仍然是“毫發未損”。但我們所看到的都是表象，我們很少有人對這種物質有全面、準確的認識，同時我們也很少知道它跟大猩猩玻璃之前的差異。
1）藍寶石為何物？它是如何被制造出來的？
    首先，藍寶石是一種寶石，它以不同的形式和顏色存在於大自然中。紅色的藍寶石通常被稱作為“紅寶石”，藍色的藍寶石通常被加工成為珠寶首飾。但是，也有一些藍寶石是透明的，因此這類藍寶石就可以被應用在智能手機顯示屏上。
    藍寶石有何特別之處呢？藍寶石是目前地球上最為堅硬的物質之一，它的摩爾硬度值為9（摩爾硬度值最高為10），僅次於鉆石硬度（10），這也就意味著，也只有跟鉆石相同硬度的物質才能“傷”及到藍寶石。因此，除非你口袋中裝有一塊鉆石，否則裝在口袋中的藍寶石顯示屏手機用數月後，屏幕也不會受到任何劃傷。
    如果蘋果一個季度能賣出去超過3000萬部iPhone手機，這也就意味著，蘋果就需要大量的藍寶石訂單。蘋果肯定不會選擇自己去挖藍寶石，可行的辦法就是制造人造藍寶石。藍寶石的生產過程非常有趣，它需要將火爐中溫度燒到1815攝氏度，讓棒球大小的寶石與氧化鋁粉混合。

    作為比較，康寧大猩猩玻璃就屬於一類鋼化玻璃，不過康寧公司是如何來提升這種玻璃的硬度，目前還是一個謎。據我們所瞭解，將一片玻璃浸入一盆鹽水中，後者能夠使玻璃的結構整體收縮，這樣就產生瞭硬度更強的大猩猩玻璃。這樣問題也就出來瞭：當我們不小心用其他堅硬物體劃傷手機屏幕後，手機要是不小心掉在地上，可能就會從劃痕處裂開。
2）藍寶石特性
    盡管藍寶石堅不可摧，但是它從本質上講還屬於一種脆性物質。這也就意味著，未來配置藍寶石玻璃顯示屏手機掉在地板上時，屏幕還是有可能被摔壞的。
    再以數據來說明問題：我們都知道，藍寶石的摩爾硬度值為9，而玻璃的摩爾硬度值為5，並且，前者的斷裂韌性值為2.3MPa√m，幾乎是康寧大猩猩玻璃的3倍。此外，如果以彈性和硬度指標來看，藍寶石玻璃都是更勝一籌。

    有趣的是，藍玻璃密度要比玻璃大，前者為3.98g /cm3，後者為2.54 g/cm3, 這就意味著，在相同質量下，藍寶石要比玻璃的體積小，厚度也因此會變小。
3）成本以及潛在用途
    蘋果等公司在應用藍寶石顯示屏時必須克服的一大障礙就是“成本”，要知道藍寶石的造價成本是玻璃的好幾倍。是的，跟藍寶石相比，大猩猩玻璃的諸多弱點就會暴露出來，但是後者卻擁有著成本優勢，一塊康寧大猩猩玻璃的造價成本大約在3美元（約合人民幣18元）左右，而一款藍寶石屏的造價成本在25美元（約合人民幣154元）左右。不過，根據產業內部消息稱，目前藍寶石屏的成本已經被控制在10美元（約合人民幣61元）以下。
    蘋果已斥資7億美元（約合人民幣43億元）在美國亞利桑那州Mesa市建設新的工廠，作為未來的藍寶石材料的加工廠。該廠有望將目前全球人造藍寶石產量翻倍，屆時藍寶石觸摸屏價格也將進一步被壓低，並最終能夠應用到我們日常所使用的智能手機中。[via：phonearena]