2024年4月11日发(作者：包涤)
对比大猩猩玻璃；蓝宝石会是更好的选择吗？
首先，蓝宝石（sapphire）硬度高于任何一种玻璃，这点毫无疑问，肯定是蓝宝石硬度高。
其次，康宁的内部测试说明在模拟使用条件下大猩猩玻璃（GorillaGlass）比蓝宝石更不易碎裂。
最后，蓝宝石（强调！绝对没有玻璃两个字）据我所知是不确保韧性的。
关于这个问题要先提一个经常有人会说的重点：
屏幕划伤更多来自于沙尘，砂子颗粒硬度大于玻璃小于蓝宝石，所以玻璃屏幕肯定不如蓝宝石屏幕耐划伤。
这个观点没有错，莫氏硬度蓝宝石为9，砂子（石英）为7，大猩猩玻璃为6~6.5，这个数据也基本正确，康
宁官方数据中没有给出大猩猩3代的莫氏硬度，不过肯定不到9，有7就挺不错了，毕竟大猩猩玻璃的主要
组成就是石英（SiO2），因为玻璃中还含有其他组分，并且是非晶态的，其硬度理论上肯定小于石英晶体。
对于划伤这件事来说，莫氏硬度是个最合适不过的参考指标，其定义就是比较一种矿物是否会对另一种矿物
造成刻划的痕迹（就是划伤），由此跟参考矿物比对得到硬度分级。具体内容请参阅：摩氏硬度。那么莫氏
硬度比屏幕材料的硬度高的东西就会造成屏幕划伤。一般室内的灰尘多是衣服等织物的纤维碎屑完全不能划
伤屏幕，而室外的沙尘，多含有石英等矿物，难免会有一些硬度比较高的颗粒粘在屏幕上，再碰上摩擦就会
划伤屏幕。说到这里，可以看出蓝宝石的优势，比它硬的矿物很少，所以被划伤的可能性就变得很小。而对
于玻璃来说，就比较容易受到划伤。
对于碎裂这件事来说，事关材料抵抗某种作用的强度，可以是冲击力（比如说砸，敲），静力（压，弯）之
类的。直观的方法就是做个环状的静压测试：
这个测试说明了一个问题，大猩猩玻璃可以承受更大的静压力而不碎裂。简单的说它很抗压。还有人做过落
球实验，说明的是大猩猩玻璃抗冲击力的能力。两个结果都是说明大猩猩碎裂的可能性小小于蓝宝石。
回到问题，蓝宝石和大猩猩那个更适合手机屏幕。我的答案是大猩猩。对于每一种材料都各有优势各有缺点，
没有完美的材料，没有能满足所有需要的材料，材料的使用永远遵循：只选最合适的不选最好的。
我列举几点理由：
1.碎裂可能性小，大猩猩的机械性能非常好。相比之下蓝宝石是相当脆的，平常使用撞裂的可能性比玻璃大。
2.大猩猩不是没有划痕，而是划痕非常小。大猩猩的产品介绍里有下面一张图。图上是不同玻璃在一定载荷
下划伤的痕迹。可见大猩猩的划痕没有小的碎裂扩展，非常细小。这种特性使得即使你的屏幕有划伤，但是
能让这种损伤影响最小。
3.
玻璃的透光效果比蓝宝石好。我不知道题主所说的vertu的蓝宝石屏幕供货商，我只查到了某一家蓝宝石sheet
的数据，对比大猩猩的数据，见下图。图中是两种材料的透过光谱，我们只看可见光波段（400nm~700nm，
即0.4μm~0.7μm）的数据，大猩猩透过率都在92%以上并且透过率曲线十分平整，蓝宝石的透过率均不超过
90%且曲线有一定弯曲。透过率低会让手机亮度降低，透过率曲线不平就会影响屏幕的颜色（比如400nm附
近透过率低，那么你看到的蓝紫色光就会偏少，颜色就会偏红），当然其实这种差别是很小的，影响并不大。
另外，蓝宝石是各向异性材料如果使用的是a面的平板，那么就会出现双折射现象影响显示效果，如果是c
面的平板那么其成本就会更高，而且可能更容易碎裂。
4.
很重要的成本和产能问题，大猩猩玻璃的连续生产线很成熟，但依然供不应求。相比之下蓝宝石生产更加困
难和更高成本，生产速度慢了不知多少倍（我没有工厂的数据，但是对于实验室来说，制备一块玻璃可能只
需要几个小时，但是一块晶体起码需要半个月）。蓝宝石显然不够供应这么大的手机市场。
综上所述，我认为手机屏幕材料现阶段最合适的还是各种玻璃，蓝宝石不太可能普遍使用，但是也有着其独
特的优势。
康宁通过自己实验室里的实验证明了自己的GorillaGlass（第三代大猩猩玻璃）碎起来没有蓝宝石那么容易。
从材料的特性来看，Corning的确做到了，问题结束，GorillaGlass更好。但是题主的最后两个问题还没有解
决：如果大面积的蓝宝石玻璃应用在手机屏幕保护之上，如何确保防冲撞破碎的韧性？Vertu是怎么做的？
对于第一个问题，我首先想到的就是“贴膜”。“贴膜”是材料学上常见的提高材料特性的技术，比如相机
镜头上的多层光学镀膜，金属材料表面的防腐镀膜等等。“贴膜”的核心思想就是复合型材料，就是用各种
不同的材料一层一层迭上去，从而让最终产品汲取各层材料的优点。蓝宝石容易碎，而玻璃不易碎？那就把
蓝宝石和玻璃迭起来，做一块多层屏幕吧！
题主注解5中的文章有一段话：
GTAdvancedTechnologies,thecompanythatorchestratedtheBarcelonademo,isonefirmthatoperatestheproduction
tiontocookingupcrystals,it'salsoconcoctingwaystomakemakesapphire
sheetsfarthinnerandlighterthantheyaretoday--thinnereventhantoday'siterationofGorillaGlass,perhaps.
大概翻译一下：
一个叫GTAdvancedTechnologies的公司除了制作蓝宝石晶体，还在努力把它变薄，甚至比现在的GorillaGlass
还薄“Perhaps”。
为什么要做得更薄呢？现在的屏幕已经很薄了，再说更薄不是强度更差吗？本来就是一嘎嘣脆的玩意儿！那
唯一的目的就是做薄了跟玻璃迭在一起！于是我从小编（其实是主编，从文末的介绍看出她是一位努力工作
的敬业的编辑，赞！）的“Perhaps”出发，找出了一篇文章：SapphireCouldReplaceGorillaGlassintheiPhone
andotherSmartphones
这篇文章提到：
Analternativetousingpuresapphireistolaminateanultrathinlayerofsapphirewithanother,cheapertransparent
material,maintainingmuchoftheperformanceadvantageofsapphireatacostcomparabletothatoftheglasstypical
inmobile-phonedisplays.
Forthispurpose,GTAdvancedTechnologies,basedinNashua,NewHampshire,isdevelopingamethodformaking
sapphiresheetsthinnerthanahumanhair—muchthinnerthanthenearlymillimeter-thickglassusednowonmobile
phones.(Thetechnology,originallydevelopedformakingverythinsolarcells,wasacquiredfromTwinCreeks
“StartupAimstoCuttheCostofSolarCellsinHalf.”)
大概翻译一下：
另外一种（相对于纯蓝宝石）使用蓝宝石的方法就是把它做成超薄的一层，与另外一种更便宜的显示屏材料
结合。
一个叫GTAdvancedTechnologies的公司（是的又是它，就是它！）正在研究如何把蓝宝石做得比头发丝还薄。
于是我们似乎找到了题主“如何确保蓝宝石防冲撞破碎的韧性”这个问题的解决方法。至于这种多层结构能
否在材料特性上大幅超越GorillaGlass，我们还要等待研究的进展。
至于Vertu是怎么让蓝宝石防碎的，Vertu用的貌似是一整块的蓝宝石而不是多层材料，所以我暂时也想不出
他们是怎么做到的。
很多答案里说到了蓝宝石的成本问题，我认为随着手机生产商们目光投向蓝宝石，蓝宝石的生产成本会随着
产量的增加而不断降低的。另外我引用的文章SapphireCouldReplaceGorillaGlassintheiPhoneandother
Smartphones也提到：
GTisalsocuttingthecostofsapphiremanufacturingbyfollowingthestrategythatitusedoverthelastseveralyearsto
reducethecostofmakingcrystallinesiliconforsolarcells.
GT公司正在通过沿用近年来他们在降低太阳能电池硅晶体的成本上使用的策略来降低蓝宝石的生产成本。
2024年4月11日发(作者：包涤)
对比大猩猩玻璃；蓝宝石会是更好的选择吗？
首先，蓝宝石（sapphire）硬度高于任何一种玻璃，这点毫无疑问，肯定是蓝宝石硬度高。
其次，康宁的内部测试说明在模拟使用条件下大猩猩玻璃（GorillaGlass）比蓝宝石更不易碎裂。
最后，蓝宝石（强调！绝对没有玻璃两个字）据我所知是不确保韧性的。
关于这个问题要先提一个经常有人会说的重点：
屏幕划伤更多来自于沙尘，砂子颗粒硬度大于玻璃小于蓝宝石，所以玻璃屏幕肯定不如蓝宝石屏幕耐划伤。
这个观点没有错，莫氏硬度蓝宝石为9，砂子（石英）为7，大猩猩玻璃为6~6.5，这个数据也基本正确，康
宁官方数据中没有给出大猩猩3代的莫氏硬度，不过肯定不到9，有7就挺不错了，毕竟大猩猩玻璃的主要
组成就是石英（SiO2），因为玻璃中还含有其他组分，并且是非晶态的，其硬度理论上肯定小于石英晶体。
对于划伤这件事来说，莫氏硬度是个最合适不过的参考指标，其定义就是比较一种矿物是否会对另一种矿物
造成刻划的痕迹（就是划伤），由此跟参考矿物比对得到硬度分级。具体内容请参阅：摩氏硬度。那么莫氏
硬度比屏幕材料的硬度高的东西就会造成屏幕划伤。一般室内的灰尘多是衣服等织物的纤维碎屑完全不能划
伤屏幕，而室外的沙尘，多含有石英等矿物，难免会有一些硬度比较高的颗粒粘在屏幕上，再碰上摩擦就会
划伤屏幕。说到这里，可以看出蓝宝石的优势，比它硬的矿物很少，所以被划伤的可能性就变得很小。而对
于玻璃来说，就比较容易受到划伤。
对于碎裂这件事来说，事关材料抵抗某种作用的强度，可以是冲击力（比如说砸，敲），静力（压，弯）之
类的。直观的方法就是做个环状的静压测试：
这个测试说明了一个问题，大猩猩玻璃可以承受更大的静压力而不碎裂。简单的说它很抗压。还有人做过落
球实验，说明的是大猩猩玻璃抗冲击力的能力。两个结果都是说明大猩猩碎裂的可能性小小于蓝宝石。
回到问题，蓝宝石和大猩猩那个更适合手机屏幕。我的答案是大猩猩。对于每一种材料都各有优势各有缺点，
没有完美的材料，没有能满足所有需要的材料，材料的使用永远遵循：只选最合适的不选最好的。
我列举几点理由：
1.碎裂可能性小，大猩猩的机械性能非常好。相比之下蓝宝石是相当脆的，平常使用撞裂的可能性比玻璃大。
2.大猩猩不是没有划痕，而是划痕非常小。大猩猩的产品介绍里有下面一张图。图上是不同玻璃在一定载荷
下划伤的痕迹。可见大猩猩的划痕没有小的碎裂扩展，非常细小。这种特性使得即使你的屏幕有划伤，但是
能让这种损伤影响最小。
3.
玻璃的透光效果比蓝宝石好。我不知道题主所说的vertu的蓝宝石屏幕供货商，我只查到了某一家蓝宝石sheet
的数据，对比大猩猩的数据，见下图。图中是两种材料的透过光谱，我们只看可见光波段（400nm~700nm，
即0.4μm~0.7μm）的数据，大猩猩透过率都在92%以上并且透过率曲线十分平整，蓝宝石的透过率均不超过
90%且曲线有一定弯曲。透过率低会让手机亮度降低，透过率曲线不平就会影响屏幕的颜色（比如400nm附
近透过率低，那么你看到的蓝紫色光就会偏少，颜色就会偏红），当然其实这种差别是很小的，影响并不大。
另外，蓝宝石是各向异性材料如果使用的是a面的平板，那么就会出现双折射现象影响显示效果，如果是c
面的平板那么其成本就会更高，而且可能更容易碎裂。
4.
很重要的成本和产能问题，大猩猩玻璃的连续生产线很成熟，但依然供不应求。相比之下蓝宝石生产更加困
难和更高成本，生产速度慢了不知多少倍（我没有工厂的数据，但是对于实验室来说，制备一块玻璃可能只
需要几个小时，但是一块晶体起码需要半个月）。蓝宝石显然不够供应这么大的手机市场。
综上所述，我认为手机屏幕材料现阶段最合适的还是各种玻璃，蓝宝石不太可能普遍使用，但是也有着其独
特的优势。
康宁通过自己实验室里的实验证明了自己的GorillaGlass（第三代大猩猩玻璃）碎起来没有蓝宝石那么容易。
从材料的特性来看，Corning的确做到了，问题结束，GorillaGlass更好。但是题主的最后两个问题还没有解
决：如果大面积的蓝宝石玻璃应用在手机屏幕保护之上，如何确保防冲撞破碎的韧性？Vertu是怎么做的？
对于第一个问题，我首先想到的就是“贴膜”。“贴膜”是材料学上常见的提高材料特性的技术，比如相机
镜头上的多层光学镀膜，金属材料表面的防腐镀膜等等。“贴膜”的核心思想就是复合型材料，就是用各种
不同的材料一层一层迭上去，从而让最终产品汲取各层材料的优点。蓝宝石容易碎，而玻璃不易碎？那就把
蓝宝石和玻璃迭起来，做一块多层屏幕吧！
题主注解5中的文章有一段话：
GTAdvancedTechnologies,thecompanythatorchestratedtheBarcelonademo,isonefirmthatoperatestheproduction
tiontocookingupcrystals,it'salsoconcoctingwaystomakemakesapphire
sheetsfarthinnerandlighterthantheyaretoday--thinnereventhantoday'siterationofGorillaGlass,perhaps.
大概翻译一下：
一个叫GTAdvancedTechnologies的公司除了制作蓝宝石晶体，还在努力把它变薄，甚至比现在的GorillaGlass
还薄“Perhaps”。
为什么要做得更薄呢？现在的屏幕已经很薄了，再说更薄不是强度更差吗？本来就是一嘎嘣脆的玩意儿！那
唯一的目的就是做薄了跟玻璃迭在一起！于是我从小编（其实是主编，从文末的介绍看出她是一位努力工作
的敬业的编辑，赞！）的“Perhaps”出发，找出了一篇文章：SapphireCouldReplaceGorillaGlassintheiPhone
andotherSmartphones
这篇文章提到：
Analternativetousingpuresapphireistolaminateanultrathinlayerofsapphirewithanother,cheapertransparent
material,maintainingmuchoftheperformanceadvantageofsapphireatacostcomparabletothatoftheglasstypical
inmobile-phonedisplays.
Forthispurpose,GTAdvancedTechnologies,basedinNashua,NewHampshire,isdevelopingamethodformaking
sapphiresheetsthinnerthanahumanhair—muchthinnerthanthenearlymillimeter-thickglassusednowonmobile
phones.(Thetechnology,originallydevelopedformakingverythinsolarcells,wasacquiredfromTwinCreeks
“StartupAimstoCuttheCostofSolarCellsinHalf.”)
大概翻译一下：
另外一种（相对于纯蓝宝石）使用蓝宝石的方法就是把它做成超薄的一层，与另外一种更便宜的显示屏材料
结合。
一个叫GTAdvancedTechnologies的公司（是的又是它，就是它！）正在研究如何把蓝宝石做得比头发丝还薄。
于是我们似乎找到了题主“如何确保蓝宝石防冲撞破碎的韧性”这个问题的解决方法。至于这种多层结构能
否在材料特性上大幅超越GorillaGlass，我们还要等待研究的进展。
至于Vertu是怎么让蓝宝石防碎的，Vertu用的貌似是一整块的蓝宝石而不是多层材料，所以我暂时也想不出
他们是怎么做到的。
很多答案里说到了蓝宝石的成本问题，我认为随着手机生产商们目光投向蓝宝石，蓝宝石的生产成本会随着
产量的增加而不断降低的。另外我引用的文章SapphireCouldReplaceGorillaGlassintheiPhoneandother
Smartphones也提到：
GTisalsocuttingthecostofsapphiremanufacturingbyfollowingthestrategythatitusedoverthelastseveralyearsto
reducethecostofmakingcrystallinesiliconforsolarcells.
GT公司正在通过沿用近年来他们在降低太阳能电池硅晶体的成本上使用的策略来降低蓝宝石的生产成本。