Matériaux de la vitre de protection : ce qui entre dans l'écran de votre téléphone

Regardez n’importe quel téléphone, tablette ou écran aujourd’hui. La couche supérieure que vous touchez est appelée verre de protection. Dans l’industrie, les gens l’appellent simplement CG ou lentille de couverture. Il se trouve juste au-dessus du module d’affichage. Son travail est simple. Protégez l'écran en dessous. Et avec un peu d'encre imprimée sur les bords, donnez une belle apparence à l'appareil.

 

Le verre de couverture n’est pas toujours du verre. Parfois, c'est du plastique. PC, PMMA ou un mélange des deux. Mais dans la plupart des téléphones et des écrans plus petits, le verre est la norme. C’est ainsi que le marché a évolué.

 

Alors, de quoi est réellement fait ce morceau de verre ? Décomposons-le.

 

Le mélange de matières premières

Le verre est au départ un mélange de matières premières. Dans le verre de protection, les principaux ingrédients comprennent le dioxyde de silicium, l'oxyde d'aluminium, l'oxyde de calcium, l'oxyde de sodium, l'oxyde de lithium, l'oxyde de potassium et l'oxyde de magnésium. Les quatre premiers constituent l’essentiel du poids. Ils constituent la base.

Ensemble, ils créent ce qu’on appelle du verre silicaté. Le dioxyde de silicium construit la structure. Les autres oxydes contribuent à abaisser le point de fusion et à façonner les propriétés finales du verre.

Chaque ingrédient de ce mélange compte. Changez la recette et vous changez la façon dont le verre fonctionne. Mécaniquement, thermiquement, optiquement. Cela change également la difficulté de fabriquer et le coût. Les verriers passent des années à peaufiner cet équilibre.

Passons en revue les principaux ingrédients un par un.

 

Dioxyde de silicium

C'est l'épine dorsale. Il forme le réseau qui maintient le verre ensemble. Considérez-le comme la charpente d'une maison. Il s'articule en unités appelées tétraèdres de silicium. Ces connexions confèrent au verre sa résistance et sa stabilité fondamentales.

Plus de dioxyde de silicium signifie un verre plus dur. Meilleure résistance chimique. Meilleure stabilité thermique. Mais vous ne pouvez pas monter trop haut, sinon le verre deviendra difficile à fondre et à façonner.

Dans le verre sodocalcique, la teneur en dioxyde de silicium varie généralement de 60 à 75 pour cent. Dans le verre aluminosilicate, il est un peu inférieur, généralement de 52 à 63 pour cent.

 

Oxyde d'aluminium

Ajoutez de l'oxyde d'aluminium et les choses changent. Il améliore la stabilité chimique. Cela signifie que le verre résiste mieux aux acides et aux bases. Des choses comme l’hydroxyde de sodium, l’acide chlorhydrique et même l’acide fluorhydrique dans une certaine mesure. Cela augmente également la résistance mécanique. Résistance à la compression plus élevée, résistance à la traction plus élevée. Le verre résiste tout simplement mieux aux contraintes.

L'oxyde d'aluminium affecte également la dilatation thermique. Il réduit le taux d'expansion, ce qui rend le verre plus stable lors du renforcement chimique. Moins de déformation, moins de changement dimensionnel.

La quantité d’oxyde d’aluminium définit en fait le type de verre dont vous disposez. Faible aluminium, aluminium moyen, aluminium élevé, aluminium ultra élevé. Plus vous en ajoutez, jusqu'à un certain point, plus le verre devient résistant.

Dans le verre d'aluminium faible à moyen, qui est essentiellement de la chaux sodée, l'oxyde d'aluminium se situe entre 5 et 13 pour cent. Dans le verre à haute teneur en aluminium, cela va jusqu'à 13 à 24 pour cent.

 

Oxyde de calcium

L'oxyde de calcium est là pour aider à la fonte. Il abaisse la température nécessaire à la fusion du lot et facilite l'écoulement du verre lors du formage. Il contribue également à la stabilité chimique et à la résistance mécanique.

Dans le verre sodocalcique, l'oxyde de calcium représente généralement 5 à 12 pour cent. Dans le verre aluminosilicate, elle est inférieure, généralement de 1 à 5 pour cent. Deux raisons à cela. Premièrement, dans les applications optiques haut de gamme, l’oxyde de calcium peut interférer avec la transmission de la lumière, vous devez donc la maintenir faible. Deuxièmement, l’oxyde d’aluminium contenu dans le verre aluminosilicate fait déjà une grande partie de ce que ferait l’oxyde de calcium. Il en faut donc moins.

 

Oxyde de sodium

Celui-ci est essentiel pour le renforcement chimique. C'est l'acteur principal du processus d'échange d'ions. Les ions sodium dans le verre échangent avec des ions potassium plus gros provenant d’un bain de sel. Cet échange met la surface sous compression et rend le verre plus résistant.

L'oxyde de sodium aide également à la fonte. Il réduit la viscosité afin que le verre s'écoule plus facilement à des températures plus basses. Cela simplifie la fabrication.

Mais il y a un compromis. Trop d'oxyde de sodium et vous commencez à perdre en résistance mécanique et en stabilité thermique. Vous le gardez donc dans une fourchette.

Dans le verre sodocalcique, l’oxyde de sodium est généralement compris entre 10 et 18 pour cent. Dans le verre aluminosilicate, il est plus faible, plutôt de 0 à 5 pour cent.

 

Autres ingrédients

Il y en a d'autres aussi. Oxyde de lithium, oxyde de potassium, oxyde de magnésium, oxyde de bore. Chacun joue un rôle. Le lithium aide à l’échange d’ions et permet un renforcement à basse température. Le potassium ajoute de la profondeur à la couche de renforcement. Le magnésium améliore la dureté et la stabilité. Le bore contribue à la résistance aux chocs thermiques et aux propriétés électriques.

 

Les plats à emporter

Le verre de couverture semble simple. Une fine feuille transparente. Mais ce qui entre dans sa composition est un mélange de matériaux soigneusement équilibré. Chaque ingrédient a un travail. Changez-en un et le verre change avec lui. Force, clarté, à quel point il se renforce, à quel point il est facile à réaliser. Tout revient à cette recette.