Da foldbare skærme bliver tyndere, kan glas ikke optimeres til tyndhed alene
Ultra-tyndt glas, eller UTG, er blevet et vigtigt substrat for foldbare skærme. Efter at være blevet reduceret til en ekstremt lille tykkelse, kan glas bøje, samtidig med at det bevarer god gennemsigtighed, overfladeplanhed og taktil kvalitet.
Jo tyndere glasset bliver, jo mere følsomt er det dog over for ridser, lokalt tryk og stødskader. Dråber, gentagne foldninger og tryk fra fremmede partikler kan få mikroskopiske defekter til at udvide sig gradvist og til sidst udvikle sig til revner.
Ultra-tyndt glas kræver derfor normalt et ekstra beskyttende lag. Konventionelle polyethylenterephthalat- eller PET-film er modne og relativt nemme at behandle, men under hyppig foldning kan de støde på problemer såsom krølning, delaminering og faldende optisk-langtidsstabilitet. Næste-generations beskyttelsesmaterialer skal gøre mere end blot at dække glasoverfladen. De skal også give forstærkning, dæmpning og skadeskontrol.
Det er her, polyurethanbelægninger kan give nye muligheder.
En nylig undersøgelse offentliggjort iFremskridt inden for organiske belægningerintroducerede en trifunktionel polyetheramin-baseret polyurethanacrylat eller PEUA, UV-hærdelig belægning designet til direkte påføring på ultra-tyndt glas.
I testen gennemførte PEUA-belagt ultra-tyndt glas 200.000 indadgående-foldningscyklusser ved en bøjningsradius på 3 mm uden synlige folder eller delaminering af belægningen. Under den mere alvorlige bøjningsradius på 1,5 mm udviklede belægningen stressblegning, men dens gennemsigtighed kunne genoprettes gennem kort termisk behandling.
Hvordan kan høj modul og høj sejhed opnås samtidigt?
Beskyttelsesmaterialer til foldbare skærme står over for en grundlæggende selvmodsigelse. Hvis et materiale er for stift, kan det revne under foldning. Hvis det er for blødt, kan det muligvis ikke understøtte glasset tilstrækkeligt og kan blive sårbart over for fordybninger og permanente folder.
PEUA-harpiksen, der blev udviklet i undersøgelsen, blev syntetiseret primært fra hydroxyethylacrylat, isophorondiisocyanat og polyetheramin, efterfulgt af UV-hærdning for at danne et tværbundet netværk.
De stive segmenter dannet af IPDI giver strukturel støtte, der hjælper med at forbedre modul og modstand mod deformation. De fleksible polyetheraminkæder absorberer og spreder energi genereret under bøjning og stød, hvilket reducerer lokaliseret stresskoncentration. Sammen skaber disse komponenter en balance mellem stivhed og sejhed.
Belægningen bibeholdt en optisk transmittans på mere end 92 % ved en bølgelængde på 550 nm, nåede et lagringsmodul på ca. 2,18 GPa og registrerede en glas-overgangstemperatur på ca. 140 grader. Et belægningslag på ca. 40 μm tykt øgede det ultra-tynde glas med 16 cm.
Ændringen i fejltilstand er særlig bemærkelsesværdig. Når ubeskyttet ultra-tyndt glas udsættes for stød, kan det udvikle radiale revner, der spreder sig hurtigt over overfladen. Efter at PEUA-belægningen var påført, var der mere sandsynlighed for, at beskadigelse forbliver som en lokaliseret fordybning uden fortsat revneudbredelse.
Belægningen gør derfor mere end at tilføje endnu et lag tykkelse. Det ændrer, hvordan slagenergi overføres til det underliggende glas.
Figur 2. Skematisk, der viser, hvordan en polyurethanakrylatbelægning kan fordele bøjningsspænding over en ultra-tynd glasstruktur. AI-genereret billede; lagtykkelser er ikke i skala.