科普：智能手机玻璃背后的技术

很多人都将焦点放在智能手机的屏幕上，比如屏幕分辨率、屏幕大小、屏幕材质、屏幕色彩以及屏幕亮度等等。而罩在屏幕外面的那一层保护玻璃得到的关注相对少一些，现在，我们是时候来了解美女旁边的护花使者了。

钢化玻璃

每年用户用于修复破碎屏幕的费用大约10亿美元，还有一部分用户选择继续忍受碎裂的屏幕。2014年的大部分旗舰高端机均采用第三代康宁大猩猩玻璃作为屏幕防护，它也是钢化玻璃的一种。钢化玻璃是多道热力和化学加工过程的结果，因此较普通玻璃更加坚固。

如果你在显微镜下观察一块玻璃，那么你将会发现上面拥有许多细小的瑕疵和微小的裂痕。这些微小的裂痕容易造成屏幕破裂。比如说，只要在玻璃上施加足够的力量，这些原本的细小的裂痕将会扩大，最终造成整块玻璃碎裂。

请你想象一下，你现在有两张纸，一张纸完好无损，另一张纸中间有一条小裂缝，后者轻轻一撕就被撕坏。现在，你接着想象，如果小裂缝出现在纸张的边缘，那么这张纸会更加容易被撕坏。也就是说，压力更容易在边缘和尖锐的边角起作用。这就是为什么工匠制作窗户时偏向于打造圆润的边角。

普通玻璃其实存在这许多细小的瑕疵和裂缝，钢化玻璃通过多种不同技术将这些裂缝缝合。

康宁大猩猩玻璃是钢化玻璃的一种，属于铝硅酸盐玻璃，是智能手机最常用玻璃，比如Galaxy S5、HTC One M8以及iPhone均采用康宁大猩猩玻璃。热制力在玻璃外部产生压缩力，迫使屏幕上的细小缝隙紧密结合，增强了大猩猩玻璃的坚固性。除了热制力之外，大猩猩玻璃还经过一道名为离子交换的化学过程，这道工序也能够增强玻璃坚固度。

这种玻璃中包含许多生产过程中的钠，当玻璃浸泡在热融钾中时，钾离子会融进玻璃中，取代钠离子的位置。钾离子大于钠离子，这将会对玻璃表面产生压力，就像回火处理一样，让玻璃变坚固。

钢化玻璃十分坚固，第三代康宁大猩猩玻璃比大部分金属坚硬，有可能是手机表面最为坚固的地方。当用户将手机与钥匙放在统一口袋中，屏幕不会被钥匙刮花，但手机背部会留下痕迹。

接下来我们看看大猩猩玻璃的技术指标，不同级别描述不同硬度：

杨格系数：材料的弹性，系数越高硬度越高，不过副作用是增加了材料的脆性。

泊松比：材料在单向受拉或受压时，横向正应变与轴向正应变的绝对值的比值。想象经过拉伸的泡泡糖，中间会变得越来越薄。

剪切模量：材料对修剪的反应，这是防止裂缝形成的一个重要因素。

断裂韧性：衡量材料对裂纹扩展的阻力。

我们将康宁大猩猩玻璃3与最新发布的康宁大猩猩玻璃4对比后发现，第四代的杨格系数变低，这也意味着第四代玻璃的脆度降低。

不过，我们也发现在化工坚固方面，第四代厚度层增加，从40µm增加到90µm，这意味着第四代大猩猩玻璃的防破碎和防裂纹扩展能力得到了增强。下图为第三代和第四代康宁玻璃的抗损坏能力对比：

不过，如果你使用屏幕保护膜，两者之间的差别会变小，因为屏幕保护膜会分散压力，避免压力集中在一个点造成玻璃损坏。无论人们怎样通过技术来强化玻璃坚固性，但都无法让玻璃天生的缺陷消失，这就是为什么一些手机厂商开始将目光投向了其他材料，比如蓝宝石。