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UTG玻璃
(圖源:財聯(lián)社)
UTG玻璃即超薄柔性可折疊玻璃,可以彎曲,同時又具有玻璃的硬度、透明性、耐熱性、電氣絕緣性、不透氣性以及在氧化和光照環(huán)境下穩(wěn)定的機械和化學性能,用在智能手機等觸摸面板上,可以降低手機的厚度和重量,使手機更輕便,在柔性顯示和柔性太陽能電池等領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。
(圖源:中國建材報)
超薄玻璃對原料雜質(zhì)的含量、硅質(zhì)原料批次間化學成分穩(wěn)定性和原料粒度組成等控制非常嚴格。對于超薄玻璃基板廠來說,具體的原料配方是最高機密;目前,全球幾家超薄玻璃廠都有幾十年的研發(fā)和生產(chǎn)積累經(jīng)驗,配方的隱秘性使其成為進入該行業(yè)的壁壘。
(圖源:矽比科硅砂)
在超薄玻璃的生產(chǎn)中,原料的粉碎技術(shù)、混合技術(shù)及原料粉體的粒度、流動性、均勻性、成型性等都有著重要的影響。
柔性玻璃的制備前提是玻璃厚度足夠薄、表面質(zhì)量高,結(jié)合目前超薄玻璃的制備技術(shù),可用于柔性玻璃的制備方法有溢流下拉法和浮法等。
溢流下拉法是將原料按照一定比例混合,經(jīng)過熔化制成玻璃液,玻璃液經(jīng)過攪拌、澄清后通過鉑金通道流入溢流槽,溢滿后玻璃液從槽兩邊溢流,沿著錐形部分均勻地向下流動,在錐形下部融合在一起,并下拉形成一大片玻璃。
(圖源:彭壽等:柔性玻璃制備方法)
目前采用溢流下拉法制備柔性玻璃的主要是美國康寧公司,在其豐富的溢流下拉法制備超薄玻璃的經(jīng)驗及技術(shù)積累上,2012年發(fā)布了厚度為100μm的超薄可繞式屏幕玻璃。
浮法為目前最著名的平板玻璃制造技術(shù),該法系將熔爐中熔融的玻璃液輸送至液態(tài)錫床,因黏度較低,可利用拉邊機來控制玻璃的厚度,隨著流過錫床距離的增加,玻璃液便漸漸的固化成平板玻璃,再利用過渡輥將固化后的玻璃平板引出,再經(jīng)退火、切割等后段加工程序而成。
(圖源:彭壽等:柔性玻璃制備方法)
目前國內(nèi)外的大型玻璃公司如德國肖特、日本電氣硝子和旭硝子已能采用浮法工藝制備柔性玻璃。
德國肖特公司從2013年開始批量供應厚度為25~100μm的卷狀超薄玻璃。日本電氣硝子公司曾在2014年展出了全球最薄、厚度僅有30μm的超薄玻璃板材料。
鉸鏈
(圖源:財聯(lián)社)
除屏幕外,折疊屏手機與傳統(tǒng)智能手機最大的區(qū)別以及最大難點在于折疊處的鉸鏈部分,它是實現(xiàn)可折疊手機最關(guān)鍵的功能性零部件之一,也是折疊屏里科技含量最高的部分之一。
目前,關(guān)于手機折疊機構(gòu)的設計方案幾乎都采用了鉸鏈的設計方式,其原理就是利用鉸鏈的鏈條沿著導軌轉(zhuǎn)動進而拉動其他元器件做整體運動,在屏幕閉合時,鉸鏈拉著屏幕使其整體長度拉長,進而緩慢變形,形成水滴狀,當屏幕緩慢展開時,鉸鏈轉(zhuǎn)軸又從水滴狀慢慢變形縮短,進而使屏幕平攤成為平面。
鉸鏈加工中的難點主要包括以下幾點:(1)成型工藝復雜;(2)精度要求極高;(3)后續(xù)噴丸拋光處理工藝復雜;(4)鉸鏈組裝工序繁多,公差累計偏位大。
MIM(金屬粉末注射成型)作為將現(xiàn)代塑料成形技術(shù)引入粉末冶金領(lǐng)域而形成的一種新的金屬零部件近成形加工技術(shù),其產(chǎn)品兼有體積較小,形狀非常復雜,強度高,中等/高的表面粗糙度及中等/精密的公差。因為是近終形,可節(jié)省昂貴的切削加工作業(yè)和減少所需的零件數(shù)量,因而MIM工藝有相當大的競爭力。
(圖源:富馳高科)
MIM的主要原料是金屬粉體與熱塑性粘結(jié)劑。決定MIM產(chǎn)品最終性能的是金屬粉體的性能。相比于傳統(tǒng)粉末冶金,金屬粉體(微米級)的粒徑和極低的雜質(zhì)含量確保了MIM燒結(jié)密度達到理論密度的98%。
(圖源:SSAB鋼粉)
MIM技術(shù)在三折疊手機鉸鏈的制造中發(fā)揮著重要作用,并且隨著三折疊手機市場的增長,MIM技術(shù)的應用和需求也有望進一步擴大。
硅負極電池
(圖源:財聯(lián)社)
華為三折疊屏手機采用全新架構(gòu)硅負極大容量電池,厚度壓縮至1.9毫米,以致于華為發(fā)布會上用“薄如蟬翼”形容,容量卻能達到5600mAh。
目前鋰離子電池中廣泛使用的是石墨負極材料,容量發(fā)揮已接近其理論比容量(372mA·h/g),因此迫切需要開發(fā)出具有更高比容量的負極材料。
硅負極具有很高的理論比容量(4200mA·h/g)和較低的電化學嵌鋰電位(約0.4 V vs.Li/Li+),是公認的下一代鋰離子電池負極材料。然而,硅負極巨大的體積效應(約300%)以及由此引發(fā)的電極粉化和不穩(wěn)定的SEI阻礙了其商業(yè)化進程。
值得注意的是,華為硅碳負極布局已久,早在2019年,華為申請了一項名為“硅碳復合材料及其制備方法和鋰離子電池”的專利,這項專利涉及硅碳復合材料的使用,旨在延長電池的使用壽命并提高其性能。
2021年,小米11 Ultra將硅氧化合物摻入電池負極,躋身“5000mAh俱樂部”,把硅負極電池第一次帶入量產(chǎn)機型。從此之后,硅碳負極成為了各家手機廠商高端產(chǎn)品線的標配。折疊屏手機的出現(xiàn),又給硅碳電池添了一把火。
(圖源:小米)
在硅碳負極材料眾多制備方法當中,化學氣相沉積(CVD)是一種通過加熱基底表面或其附近的氣態(tài)反應物的化學反應來合成高質(zhì)量薄膜或涂層的合成方法,在硅碳負極的生產(chǎn)中,通常采用硅烷氣(SiH4)作為前驅(qū)體,以碳基/石墨為基底,實現(xiàn)硅碳復合材料的均勻生長。
(圖源:中國五礦硅基負極)
參考來源:
[1]【玻璃界的瑜伽大師】柔性玻璃產(chǎn)業(yè)鏈全景圖,中國粉體網(wǎng)
[2]折疊屏手機將迎市場爆發(fā),這項粉體技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用,中國粉體網(wǎng)
[3]高嘉祺等:硅碳負極材料的維度設計、制備及在鋰離子電池中的應用
[4]21世紀經(jīng)濟報道、遠川科技評論
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安)
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