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从工业进程 看蓝宝石华为P7的里程碑意义

刺,磨,…. 媒体记者无论如何用力,都发现手中利刃无法给蓝宝石版华为P7手机的屏幕留下一丝痕迹…………

2014年8月29日,华为P7蓝宝石一次线下体验会,华为将全球首款量产型蓝宝石屏幕手机亮相,并邀请媒体朋友进行测试,华为P7蓝宝石版强悍的表现让这款手机俨然成为了抵御磨损的“神器”,当记者逐渐为蓝宝石屏幕强悍的性能折服时,华为在手机制造技术工艺优势也在这一刻得到了完美诠释。那么蓝宝石屏幕缘何会有如此特性让人折服呢?华为又是如何攻坚将蓝宝石应用到主流产品上的呢?

蓝宝石(Sapphire)前世今生

蓝宝石最硬的氧化物晶体,是氧化铝(Al2O3)的单晶形态。当氧化铝晶体掺杂其它元素会形成各种颜色,如蓝宝石含微量钛和铁元素,红宝石含微量铬元素,而在手机屏幕上使用的蓝宝石是不含其它元素的白宝石。

追随历史车辙 出身赋予高贵使命

早在214年前,当英国天文学家Herschel首先发现红外辐射后,逐渐推动了人们对红外物理、红外光学及相关应用的探索与研究,然而由于冶金及材料学科发展水平的限制,始终无法得到突破。直到1882年,当欧洲珠宝市场出大量出现了 “工业宝石”,人类光学理论及应用才终于发展到了更高的高度。

“日内瓦宝石”,人造红宝石的另一种称呼,它具有和天然宝石相同的外观和物理特性,它的出现不仅大大削弱了宝石行业高昂的利润,更为重要的是,随后一系列的合成晶体借助它的出现延生出来,这其中就有大名鼎鼎的工业蓝宝石,但那个时代,工业蓝宝石并未像今天借助一款华为P7这样一款手机大规模流通。

蓝宝石并未当做重要的光学设备使用,不仅是因为材料产量的局限,还源于人们对于材料的认知。常见的光学器材上,人们习惯了使用有上千年历史的玻璃;而应用于光学试验的透镜材料,学者们始终认为只有“钻石”才能够担当最佳角色。钻石,又称金刚石,它一经面世就因为其优良的机械强度和光学参数被认定为名贵宝石之首,而且因为其稀缺的产量,不仅让其价格随着时间逐渐飙升,民间更赋予其很多特殊的含义。

军事争霸中技术猛进 蓝宝石多重特性加身

时间转瞬进入20世纪五十年代,伴随美苏两个超级大国在全球争霸的加剧,人们以军事目的为背景的光学研究无疑是首当其冲。20世纪50年代中期,红外点源制导型空-空导弹诞生;60年代机载红外扫描仪、红外前视装备及早期的空间红外仪器出现;70年代涌现出通用组件式红外热像仪、星载红外预警系统和更多空间红外仪器;80年代发展出以焦平面器件为基础的红外军事装备和空间红外侦察、预警技术等…..这时,工业蓝宝石终于开始崭露头角了。


蓝宝石合成和切割

工业蓝宝石作为一种优良透波材料,在紫外、可见光、红外波段、微波都具有良好的透波率,可以满足多模式复合制导(电视、红外成像、雷达等)的要求;同时蓝宝石单晶具有优良的机械性能、化学稳定性,耐高温性能好,强度高、硬度大,可以同时满足超高音速导弹对透波材料的苛刻要求。于是,工业蓝宝石单晶迅速成为观瞄设备窗口材料的极佳选;而一直以来被看好的金刚石材料却会随着与空气的剧烈冲击摩擦迅速氧化。

80年代,随着计算机工业的与材料学的巨大突破又再一次拉近了蓝宝石和普罗大众的距离。电子工业对温度、功率、频率、辐射等特性的多层次要求,以及航空航天、探测、核能开发、卫星、通信、显示器等领域的全面升级,以氮化镓材料为代表的第三代半导体材料开始走入大众视线。历经十余年的探索,科学家发现如果想得到一款质量较好的氮化镓材料,需要借助一块浅薄的蓝宝石片作为衬底,而随着前苏联晶体工业研发部门开发了一种全新的生产工艺--泡生法,大面积的蓝宝石晶体也可以大面积工业化生产,也因此成为第三代半导体生产的应用材料。而蓝宝石晶体也是优良的激光基质材料,自1982年以来首次运用于激光发生器,蓝宝石在科技领域已得到广泛而充分的研究。

从高端消费物品,到华为将其应用大众流行中

新世纪,随着全球市场对工业蓝宝石使用的进一步深化,终于开始了这种材料的民用化历程。首先得到的运用的是以做工精益著称的瑞士手表,随后顶级手表品牌都普遍使用了蓝宝石表镜。

近十年来消费数码产品的普及,众多科技企业又将提升品质作为产品设计的首要任务。而一些领先的手机企业开始将品质升级的聚焦于提高屏幕的配置上,2014年,华为公司和苹果公司先后将开发出全新配置蓝宝石屏幕的产品,其中,华为公司将旗下最新一款旗舰手机华为P7配置蓝宝石屏幕并迅速投入市场,成为全球首款配置蓝宝石屏幕的量产旗舰产品,当这款产品以经典造型吸引首批用户参与体验时,就出现了开头那一幕,人们在为P7这款手机良好的屏幕体验叫好的同时,更为工业蓝宝石优异产品特性所折服。

就在华为P7手机将蓝宝石屏幕作为手机的硬件配置的同时,大尺寸的工业蓝宝石单晶体也被一些国际重点科研项目作为核心光学元件投入,如世界规模最大的科学计划--欧洲核子研究中心大型强子对撞机项目、美国LICO激光干涉引力波观测站项目等等,工业蓝宝石已经随着科技的发展逐渐成为科研应用领域中材料运用序列里的耀眼明星。

从工业蓝宝石提炼诞生,到美国F35战斗机红外扫描设备镜头,从遥远天际之上卫星的原子钟到极致纤薄的蓝宝石版华为P7,科学的进步不光推动了社会的发展,也让很多遥不可及的奢侈品逐渐成为人们手中的日常用具,就在人们还在为苹果能否跟随中国企业一样生产蓝宝石屏幕手机产品争论时,工业蓝宝石还将续写它的传奇。

来源:未知
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