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今天凌晨,苹果发布了首款折叠屏iPhone Duo,至此全球主流手机厂商全部到齐,折叠屏这场牌局,终于凑齐了所有玩家。
不同的品牌,网友们却在讨论同样的一个问题:折叠屏手机折痕。
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“iPhone Duo折痕”直冲微博热搜
但你可能不知道,这场牌局真正的“隐藏主角”,不是手机厂商,而是一种新兴的电子技术——柔性电子。
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想象你手里有一张A4纸,对折,中间那条印子怎么抹都抹不平。但你要是捏着纸的两端轻轻弯成一个弧形,松开后纸面几乎恢复如初。
这就是折叠屏折痕的核心秘密:弯折半径。
对折的时候,弯折半径几乎为零,材料承受的应力全挤在一条线上。折叠屏手机依靠铰链把屏幕做成水滴形弯折,留出了更大的弧度空间,应力被分散到更宽的区域,折痕自然就浅得多。
但光靠铰链还不够。屏幕内部有一层叫PET的支撑薄膜,弯折次数多了会产生不可逆的塑性形变——通俗点说,就是折出记忆了,那道痕就慢慢留下来了,怎么抚都抚不平。
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苹果宣传片中对铰链的展示
这就好像把一根铁丝反复掰弯,最后它永远带着那个弯。区别只是折叠屏用的是薄膜,但它一样会“记住”被折过的形状。
所以折痕的根源不只在铰链,更在材料本身。要真正解决这个问题,得从屏幕最外层的那块“玻璃”下手。
折叠屏最外层叫作盖板材料,它要够薄、够韧、够硬。但是,这三件事天然打架,所以它也有个外号——“不可能三角”。
最早的折叠屏手机用的是一种透明塑料薄膜(CPI)。虽然柔韧性好、成本低,但硬度低容易刮花,反复折弯后折痕回不去,像被捏皱的保鲜膜。
后来,超薄柔性玻璃(UTG)接替登场,它的厚度来到了30到50微米,相当是头发丝的三分之一。
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i问科学找到了清华大学柔性电子技术实验室副研究员李海成,他和团队参与过华为折叠屏的可靠性测试及评估,请他从科学角度来聊聊折叠屏背后那场“硬”与“软”的较量。
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李海成首先纠正了一个常见误解:折叠屏并不是一块普通屏幕变软了。它更像一摞“薄饼”,由保护层、OLED、封装层、胶层等多层材料叠在一起。
弯折时,每一层的弯曲半径和变形程度都不同,层与层之间容易产生应力、滑移,甚至永久形变。中间区域最“倒霉”,反复开合后,材料会疲劳、蠕变,出现微小凹陷。于是,折痕就来了。
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iPhone Duo的折叠屏幕由多层材料组成
很多用户还发现,折叠屏用一两年后,折痕会越来越深。李海成解释说,UTG玻璃不会因为使用一两年就“变软”。
几十万次弯折测试,主要说明它不容易断裂,并不代表折痕永远不会加深。真正让折痕变明显的,是内部的OCA光学胶、保护膜、缓冲层以及OLED和触控线路等多层材料,它们在反复弯折中慢慢变形。
如果屏幕受到磕碰、划伤或灰尘挤压,还可能进一步损伤玻璃和内部结构。简单说,UTG负责“不容易折断”,折痕是否加深,则更多地取决于胶层、薄膜和多层结构长期变形的情况。
进入秋天,马上天气越来越冷,说一个冷知识——折叠屏还容易“怕冷”。
李海成用一句话概括:高温让材料变软,低温让材料变硬。折叠屏需要柔性材料保持“柔软”,低温下材料变硬、变脆,所以冬天更容易出问题。手上拿着折叠屏的朋友们刷到这条,要更注意手上的屏幕哦!
至于网上流传的“折叠屏只能用两三年”,李海成认为这并不是绝对结论,也没有统计数据证明。只能说,两三年可能是部分产品的风险期,但不是统一寿命。
随着更耐疲劳的胶层、更合理的铰链和更好的封装工艺发展,正常使用达到4—5年是有可能的,但仍取决于具体机型和使用习惯。
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社交媒体上有很多人吐槽,折叠屏娇贵、容易坏、价格高。从材料力学看,它至今无法做到“直板机一样耐用”,根源在于两个互相矛盾的要求:既要足够硬,抗刮、抗摔;又要足够软,能反复弯折。
“可弯曲”和“足够坚固”之间存在天然矛盾。李海成说,现在能做到的是更耐用、折痕更浅,但并不是完全达到直板机的可靠性。
这也是双向折叠更难的原因。向一个方向折,是让材料适应一种受力;来回双向折,则是让同一套材料反复经历“拉伸—挤压—再拉伸”,疲劳和折痕累积得更快。
总结来说,折痕的消失并非一家厂商“擦一擦”就能解决的事。它需要材料、铰链和制造工艺一起交卷。
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柔性电子及其与光学融合、面向信息物理系统(CPS)的概念图与发展演丨Araki, T., Li, K., Suzuki, D., ..., Sekitani, T. (2024) Broadband Photodetectors and Imagers in Stretchable Electronics Packaging. Advanced Materials 36(20).
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相比安卓阵营已经迭代多代,苹果折叠屏显得姗姗来迟。
李海成认为,折叠屏不是把普通屏幕变软就行。它要同时解决折痕、材料疲劳、铰链寿命、抗摔、防水、散热、电池和机身厚度等问题。任何一环不稳定,都会影响整机体验。
苹果对新技术一向审慎。一方面,它要经过市场长时间验证;另一方面,新技术上线不能对已有性能有任何一点折损。所以,苹果花了很长时间来优化这一块。
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现在很多厂商还在研究可折叠液态金属、新型胶层。李海成认为,这些材料主要是为了让折叠屏更能承受反复弯折。总体看能提高寿命、降低折痕,但很难单独解决所有问题。真正成熟,还要依靠材料、铰链和制造工艺一起升级。
下一代柔性材料会朝哪突破,是研发更耐疲劳的新型柔性玻璃,还是可拉伸的高分子新材料?
李海成判断,大概率不是这二选一,而是走复合材料路线:外层继续发展更薄、更耐疲劳、抗刮的柔性玻璃;内部使用更柔软、更耐低温和耐老化的胶层、缓冲膜,甚至加入可拉伸材料,让各层在弯折时能够相互滑移、分散应力。
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可拉伸导体的应用实例丨Araki, T., Li, K., Suzuki, D., ..., Sekitani, T. (2024) Broadband Photodetectors and Imagers in Stretchable Electronics Packaging. Advanced Materials 36(20).
未来突破点很可能是:“硬玻璃负责保护,软材料负责缓冲,铰链负责控制受力。”在正常光线和使用角度下做到几乎看不见折痕,是有希望的;但完全没有任何物理痕迹,短期内仍然很难。
还有一个大家非常关心的话题,苹果入局后,会不会带动整个柔性材料产业加速降价,让折叠屏三年内走入大众千元机市场?
李海成认为,苹果入局有望加快柔性屏、UTG玻璃、铰链和胶层的规模化生产。供应商订单增加后,材料成本和制造成本会逐步下降。虽然苹果会加速产业成熟,但未必能在三年内把折叠屏变成真正的千元产品。
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柔性电子的未来远不止折叠屏。
李海成说,重点会从“能弯曲的传感器”进一步发展到能弯曲的集成电路:把放大、运算、存储、无线通信和电源管理等功能直接做在柔性基底上。
这样,医疗贴片就能贴在皮肤上,连续检测心电、体温、脑电和汗液,并在本地完成数据分析;电子皮肤可以把压力、温度和触觉信号即时处理后传给假肢或机器人;智能衣物能感知姿态和肌肉活动;航天器则可用轻薄、可卷曲的柔性电路和传感器,实现传感功能。
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柔性有机晶体管在可穿戴、可植入及便携式生物传感,以及神经形态生物接口领域的广泛应用丨Song, J., Liu, H., Zhao, Z., ..., Yan, F. (2024) Flexible Organic Transistors for Biosensing: Devices and Applications. Advanced Materials 36(20).
更现实的路线,是柔性芯片与传统硅芯片混合使用,让“传感、处理、通信”都更贴近人体或设备表面,形成真正的智能皮肤和智能结构。
如果说折叠屏让屏幕学会了弯曲,那么柔性电子的下一站,是让计算和感知学会“贴附”。
未来,手机可能不再是一块握在手里的屏幕,而是分散在衣服、皮肤和周围环境中的一层柔性网络。你走到哪里,感知和计算就跟到哪里,健康监测、人机交互、环境感知都在无声中完成。
畅想一下,到了那时候,科技不再是一块冷冰冰的屏幕,而更像一层会呼吸、会感知、会思考的数字皮肤。
它贴在手腕上,能提前预警心脏异常;织进衣服里,能感知肌肉疲劳和姿态;覆盖在假肢或机器人表面,能重新长出触觉。折叠屏只是柔性电子的一次热身,真正的大戏,是让万物都长出温柔而敏锐的神经。
图源丨苹果官方网站、Advanced Materials
橙柿互动·都市快报 记者 韩晓娟 金静馨
编辑 高欣奕
审核 罗祎 金立鹏
校对 王建英
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