Man mano che i display pieghevoli diventano sempre più sottili, il vetro non può essere ottimizzato solo per la sottigliezza
Il vetro ultra-sottile, o UTG, è diventato un substrato importante per i display pieghevoli. Dopo essere stato ridotto a uno spessore estremamente ridotto, il vetro può piegarsi mantenendo una buona trasparenza, planarità superficiale e qualità tattile.
Quanto più sottile diventa il vetro, tanto più è sensibile ai graffi, alla pressione localizzata e ai danni da impatto. Gocce, piegature ripetute e pressione di particelle estranee possono causare l'espansione graduale dei difetti microscopici e infine la trasformazione in crepe.
Pertanto, il vetro ultra-sottile richiede normalmente uno strato protettivo aggiuntivo. Le pellicole convenzionali di polietilene tereftalato, o PET, sono mature e relativamente facili da lavorare, ma se piegate frequentemente possono incontrare problemi come sgualciture, delaminazione e diminuzione della stabilità ottica a lungo termine. I materiali protettivi di prossima-generazione devono fare molto più che semplicemente coprire la superficie del vetro. Devono inoltre fornire rinforzo, ammortizzazione e controllo dei danni.
È qui che i rivestimenti in poliuretano possono offrire nuove possibilità.
Un recente studio pubblicato suProgressi nei rivestimenti organiciha introdotto un rivestimento trifunzionale a base di polieterammina-poliuretanico acrilato, o PEUA, UV-rivestimento progettato per l'applicazione diretta su vetro ultra-sottile.
Durante i test, il vetro ultrasottile rivestito in PEUA-ul-ha completato 200.000 cicli di piegatura verso l'interno-con un raggio di curvatura di 3 mm senza pieghe visibili o delaminazione del rivestimento. Sotto il raggio di curvatura più severo di 1,5 mm, il rivestimento ha sviluppato uno sbiancamento da stress, ma la sua trasparenza ha potuto essere ripristinata attraverso un breve trattamento termico.
Come è possibile ottenere contemporaneamente un modulo elevato e un'elevata tenacità?
I materiali protettivi per i display pieghevoli si trovano ad affrontare una contraddizione fondamentale. Se un materiale è troppo rigido, potrebbe rompersi durante la piegatura. Se è troppo morbido, potrebbe non riuscire a sostenere adeguatamente il vetro e diventare vulnerabile a rientranze e pieghe permanenti.
La resina PEUA sviluppata nello studio è stata sintetizzata principalmente da idrossietil acrilato, isoforone diisocianato e polieterammina, seguita da polimerizzazione UV per formare una rete reticolata.
I segmenti rigidi formati da IPDI forniscono supporto strutturale, contribuendo a migliorare il modulo e la resistenza alla deformazione. Le catene flessibili in polieterammina assorbono e dissipano l'energia generata durante la flessione e l'impatto, riducendo la concentrazione localizzata degli stress. Insieme, questi componenti creano un equilibrio tra rigidità e tenacità.
Il rivestimento ha mantenuto una trasmittanza ottica superiore al 92% a una lunghezza d'onda di 550 nm, ha raggiunto un modulo di conservazione di circa 2,18 GPa e ha registrato una temperatura di transizione vetrosa-di circa 140 gradi. Uno strato di rivestimento spesso circa 40 μm ha aumentato di 16 cm l'altezza di rottura dell'impatto di caduta della penna del vetro ultrasottile-.
Il cambiamento nella modalità di guasto è particolarmente degno di nota. Quando il vetro ultrasottile non protetto-viene sottoposto a un impatto, può sviluppare crepe radiali che si diffondono rapidamente su tutta la superficie. Dopo l'applicazione del rivestimento PEUA, era più probabile che il danno rimanesse come un'indentazione localizzata senza continua propagazione della fessura.
Il rivestimento quindi non si limita ad aggiungere un altro strato di spessore. Cambia il modo in cui l'energia dell'impatto viene trasferita al vetro sottostante.
Figura 2. Schema che mostra come un rivestimento in poliuretano acrilato può distribuire lo stress di flessione su una struttura di vetro ultrasottile. Immagine generata dall'AI-; gli spessori degli strati non sono in scala.