Ettersom sammenleggbare skjermer blir tynnere, kan ikke glass optimaliseres for tynnhet alene
Ultra-tynt glass, eller UTG, har blitt et viktig underlag for sammenleggbare skjermer. Etter å ha blitt redusert til en ekstremt liten tykkelse, kan glass bøye seg samtidig som det beholder god gjennomsiktighet, flathet og taktil kvalitet.
Jo tynnere glasset blir, jo mer følsomt er det imidlertid for riper, lokalisert trykk og støtskader. Dråper, gjentatt folding og trykk fra fremmede partikler kan føre til at mikroskopiske defekter utvider seg gradvis og til slutt utvikles til sprekker.
Ultra-tynt glass krever derfor normalt et ekstra beskyttende lag. Konvensjonelle polyetylentereftalat- eller PET-filmer er modne og relativt enkle å behandle, men under hyppig bretting kan de støte på problemer som krølling, delaminering og avtagende optisk-langtidsstabilitet. Neste-generasjons beskyttende materialer må gjøre mer enn bare å dekke glassoverflaten. De skal også gi forsterkning, demping og skadekontroll.
Det er her polyuretanbelegg kan by på nye muligheter.
En fersk studie publisert iFremgang i organiske beleggintroduserte et trifunksjonelt polyeteramin-basert polyuretanakrylat, eller PEUA, UV-herdbart belegg designet for direkte påføring på ultra-tynt glass.
I testing fullførte PEUA-belagt ultra-tynt glass 200 000 innover-foldingssykluser med en bøyeradius på 3 mm uten synlige bretter eller delaminering av belegg. Under den mer alvorlige bøyeradiusen på 1,5 mm utviklet belegget stressbleking, men dets gjennomsiktighet kunne gjenopprettes gjennom kort termisk behandling.
Hvordan kan høy modul og høy seighet oppnås samtidig?
Beskyttelsesmaterialer for sammenleggbare skjermer står overfor en grunnleggende selvmotsigelse. Hvis et materiale er for stivt, kan det sprekke under folding. Hvis det er for mykt, kan det ikke støtte glasset tilstrekkelig og kan bli sårbart for fordypninger og permanente rynker.
PEUA-harpiksen utviklet i studien ble syntetisert primært fra hydroksyetylakrylat, isoforondiisocyanat og polyeteramin, etterfulgt av UV-herding for å danne et tverrbundet nettverk.
De stive segmentene dannet av IPDI gir strukturell støtte, og bidrar til å forbedre modul og motstand mot deformasjon. De fleksible polyeteraminkjedene absorberer og sprer energi generert under bøyning og støt, og reduserer lokalisert stresskonsentrasjon. Sammen skaper disse komponentene en balanse mellom stivhet og seighet.
Belegget opprettholdt optisk transmittans på mer enn 92 % ved en bølgelengde på 550 nm, nådde en lagringsmodul på omtrent 2,18 GPa og registrerte en glass-overgangstemperatur på omtrent 140 grader. Et belegglag med en tykkelse på omtrent 40 μm økte høyden på pennens-dråpestøt på det ultra-tynne glasset med 16 cm.
Endringen i feilmodus er spesielt bemerkelsesverdig. Når ubeskyttet ultra-tynt glass utsettes for støt, kan det utvikle radielle sprekker som sprer seg raskt over overflaten. Etter at PEUA-belegget ble påført, var det mer sannsynlig at skade forblir som en lokal fordypning uten fortsatt sprekkforplantning.
Belegget gjør derfor mer enn å legge til enda et lag med tykkelse. Det endrer hvordan slagenergi overføres til det underliggende glasset.
Figur 2. Skjematisk som viser hvordan et polyuretanakrylatbelegg kan fordele bøyespenning over en ultra-tynn glassstruktur. AI-generert bilde; lagtykkelser er ikke i skala.