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UTG玻璃
(圖源:財聯社)
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境下穩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的含量、硅質原料批次間化學成分穩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和生產積累經驗,配方的隱秘性使其成為進入該行業的壁壘。
(圖源:矽比科硅砂)
在超薄玻璃的生產中,原料的粉碎技術、混合技術及原料粉體的粒度、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、表面質量高,結合目前超薄玻璃的制備技術,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,經過熔化制成玻璃液,玻璃液經過攪拌、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驗及技術積累上,2012年發布了厚度為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,該法系將熔爐中熔融的玻璃液輸送至液態錫床,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:財聯社)
除屏幕外,折疊屏手機與傳統智能手機最大的區別以及最大難點在于折疊處的鉸鏈部分,它是實現可折疊手機最關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,關于手機折疊機構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)作為將現代塑料成形技術引入粉末冶金領域而形成的一種新的金屬零部件近成形加工技術,其產品兼有體積較小,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,可節省昂貴的切削加工作業和減少所需的零件數量,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劑。決定MIM產品最終性能的是金屬粉體的性能。相比于傳統粉末冶金,金屬粉體(微米級)的粒徑和極低的雜質含量確保了MIM燒結密度達到理論密度的98%。
(圖源:SSAB鋼粉)
MIM技術在三折疊手機鉸鏈的制造中發揮著重要作用,并且隨著三折疊手機市場的增長,MIM技術的應用和需求也有望進一步擴大。
硅負極電池
(圖源:財聯社)
華為三折疊屏手機采用全新架構硅負極大容量電池,厚度壓縮至1.9毫米,以致于華為發布會上用“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,容量發揮已接近其理論比容量(372mA·h/g),因此迫切需要開發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%)以及由此引發的電極粉化和不穩定的SEI阻礙了其商業化進程。
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機型。從此之后,硅碳負極成為了各家手機廠商高端產品線的標配。折疊屏手機的出現,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反應物的化學反應來合成高質量薄膜或涂層的合成方法,在硅碳負極的生產中,通常采用硅烷氣(SiH4)作為前驅體,以碳基/石墨為基底,實現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】柔性玻璃產業鏈全景圖,中國粉體網
[2]折疊屏手機將迎市場爆發,這項粉體技術發揮了關鍵作用,中國粉體網
[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世紀經濟報道、遠川科技評論
(中國粉體網編輯整理/平安)
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