Üdvözöljük a Smartphone Futurology oldalán. A tudományokkal teli új sorozatban Mobile Nations a közreműködő Shen Ye végigjárja a telefonjainkban használt jelenlegi technológiákat, valamint a laboratóriumban még fejlesztés alatt álló csúcstechnológiát. Elég sok tudomány áll előttünk, mivel a jövőbeli viták nagy része tudományos alapokon nyugszik hatalmas mennyiségű szakzsargonnal ellátott papírok, de megpróbáltuk a dolgokat olyan egyszerűnek és egyszerűnek tartani, mint lehetséges. Tehát, ha mélyebbre kíván merülni a telefon belének működésében, akkor ez a sorozat az Ön számára.
Ez egyelőre az okostelefon-technológia jövőjéről szóló sorozatunk utolsó része. Ezen a héten az okostelefon gyártási minőségének egy igazán fontos területének - az érintőképernyő üvegének - a tudományával foglalkozunk. A sorozat elkészítésekor azt is megtudhatjuk, hogy a mobil technológia jelenlegi állapota összehasonlítható-e a csaknem egy évtizeddel ezelőtti jóslatokkal. Olvasson tovább, és tudjon meg többet.
A Verizon a Pixel 4a-t mindössze 10 USD / hó áron kínálja az új Unlimited vonalon
A szerzőről
Shen Ye androidos fejlesztő és MSci végzett a kémia szakon a Bristoli Egyetemen. Fogd el a Twitteren @shen és a Google+ + ShenYe.
Több ebben a sorozatban
Ügyeljen arra, hogy megnézze Smartphone Futurology sorozatunk első három részletét az akkumulátor-technológia jövője, okostelefon kijelző tech és processzorok és memória.
Edzett üveg
Milliárd dollár évente képernyőjavításra fordítják, a felhasználók egy része úgy dönt, hogy repedt képernyőjével él, ahelyett, hogy javításra költene pénzt. A 2014-es év szinte minden zászlóshajó telefonja a Corning által készített Gorilla Glass 3-at használta, bár egyesek inkább általános edzett üvegeket választanak. A modern edzett üveg több termikus és kémiai kezelési folyamat eredménye, ami növeli az anyag szilárdságát a közönséges üveghez képest.
Ha megnézi az üveglap felületét mikroszkóp alatt, akkor azt találja, hogy apró hibák és mikrorepedések vannak benne. Ezek a hibák miatt üveg igazán törésre hajlamos. Megfelelő igénybevétel esetén ezek a repedések továbbterjedhetnek, megrepedhetnek és törött üveglapot eredményezhetnek. Ha 2 papírlapot képzel el, az egyik tökéletes, az egyik közepén egy kis szakadás van. Ha felhúzta a papírlapok oldalát, akkor a kis szakadású lapra lényegesen kevesebb erőre lesz szükség. Most képzelje el, ha a kis szakadás a papírlap szélén volt, még kevesebb erő szükséges ahhoz, hogy továbbterjedjen, és végül a papír felére billenjen. A stressz nagyon könnyen felépülhet a széleken, és még inkább az éles sarkokban; ezért a repülőgépeknek lekerekített sarkú ablakokkal kell rendelkezniük.
A rendes üveget valójában apró hibák és repedések tarkítják - az edzett üveg ezeket különféle technikák alkalmazásával zárja le.
A Gorilla Glass egyfajta edzett üveg, amely "alkáli-alumínium-szilikát üveg" néven ismert. Ez a legismertebb márka okostelefonok edzett üvegében, amelyet olyan népszerű Android és Windows telefonokban használnak, mint a Samsung Galaxy S5, HTC One M8, és sok Lumia készülék. A termikus folyamatok megeresztik az üveget, ami nyomóerőt okoz az üveg külső felületén. Ez megkeményíti az üveget azzal, hogy bezárja e mikrorepedések egy részét, de biztonságosabbá is teszi az üveget - ha az üveg eltörik, apró darabokra törik, nem pedig nagy veszélyes szilánkokra Rupert herceg cseppje). A temperáláson kívül az "ioncserének" nevezett kémiai folyamat is megkeményíti az anyagot.
Az üveg sok nátriumot tartalmaz a gyártási folyamat során. Amint forró olvadt káliumfürdőbe mártják, a káliumionok elmozdulnak az üvegbe, és kiszorítják a nátriumionokat. A kálium nagyobb, mint a nátrium, és ez nyomóerőt is okoz az üveg felületén - hasonlóan az edzéshez -, amely megkeményíti az üveget.
Az edzett üveg rendkívül kemény. A keménység osztályozásának elfogadott módszere a "Vicker keménységi tesztje". A Gorilla Glass 3 keményebb, mint a legtöbb fém, és valószínűleg a legnehezebb anyag a telefon felületén. Noha a telefonja ugyanabba a zsebbe kerül, mint az érmék és a kulcsok, nem okozhatja a kijelző karcolódását, az alváz valószínűleg fel fogja venni a sérülés egyes jeleit. Vetve egy pillantást a közzétett specifikációk a Gorilla Glass esetében számos értékelés írja le a különféle keménységeket.
- Young modulja - leírja az anyag rugalmasságát. Nagyobb szám azt jelenti, hogy az anyag merevebb, de ennek mellékhatása a ridegség növekedése.
- Poisson Ratio - az anyag axiális feszültsége, amikor húzzák vagy tolják. Képzelje el, hogy kinyújt egy darab rágógumit - a közepe vékonyabbá válik.
- Nyírómodul - leírja az anyag nyírásra adott reakcióját, amely nagyon fontos tényező a repedések kialakulásának megakadályozásában.
- Törési szilárdság - az anyag repedés terjedésével szembeni ellenállásának mérése.
A fenti értékek összehasonlításakor Gorilla Glass 3 és a nemrég bejelentett Gorilla Glass 4, a nagy különbség az, hogy alacsonyabb Young modulust kapunk, ezért kevésbé törékenynek kell lennie. A kémiai erősítés szakasz azonban a mélységréteg több mint kétszeresét tárja fel, 40 µm és 90 µm között. Ez nagymértékben növeli a GG4 ellenállását a repedésekkel és a repedések terjedésével szemben, vastagabb tömörített felületi réteggel. Az alábbi kép keresztmetszeteket mutat, összehasonlítva a Gorilla Glass 3 és 4 sérülési ellenállását:
Kép jóváírása: Corning
Ha azonban képernyővédőt használ, a különbségek kevésbé jelentősek. A képernyővédők segítenek elterjeszteni az ütközési igénybevételt, elegendő ahhoz, hogy megakadályozzák a jelentős stressz felhalmozódását egy helyen, hogy törést okozzanak. Bármennyire is keményíti az üveget, nem tudja teljesen kiküszöbölni ezeket a természetes hibákat, ezért egyes gyártók egzotikusabb anyagokat, például zafírt vesznek fontolóra.
Szintetikus zafír
Tavaly nagy felhajtás övezte a jelentéseket, miszerint a iPhone 6 edzett üveg helyett szintetikus zafírból készült kijelzője lenne. Nyilvánvaló, hogy az egész lap nem kristályos zafírból készül (túl törékeny lenne), hanem egy zafír kompozitból, amely bizonyos rugalmasságot biztosít az anyagnak. A hagyományos gyártási módszerek egy vékony üvegréteget használnak szubsztrátként, amelyre alumínium-oxidot raknak le, amely vékony kristályos zafírréteget képez a felületen. A zafír Vicker keménysége drasztikusan magasabb, mint a hagyományos edzett üvegé, ami ellenállóbbá teszi a karcolásokkal szemben.
A zafír kijelzők lényegesen keményebbek, mint az edzett üveg ...
A zafír kijelzők gyártási költségei azonban rendkívül magasak, mint az edzett üvegek, ezért ritkán kerülnek ilyenekbe készülékkijelzőkhöz és alkalmanként okostelefon kamerák lencsevédőjeként használják, például a legújabb iPhone-modellekben. Mindazonáltal van okunk reménykedni az olcsóbb zafírbemutatókkal kapcsolatban a jövőben, mivel a folyamatok optimalizálásával a zafírgyártás ára fokozatosan csökken.
A piacra dobás előtt az iPhone 6 zafír kijelzőt használt - a valóságban ionerősített üveget használ.
... de a gyártási költségek magasabbak, és más technikai kihívásokat is meg kell oldani.
Corning execsei szerint a zafír javított keménysége azonban nem haladja meg hátrányait. Alacsonyabb fényáteresztő képességgel rendelkezik, amely befolyásolja az akkumulátor élettartamát (a magasabb háttérvilágítás miatt), 10-szer drágább, mint az üveg, sokkal hosszabb ideig tart az előállítása, 1,6-szor nehezebb és kevésbé ellenálló reccsenés. A Corning természetesen sokat fektet a Gorilla Glass technológiájába, és oka van hideg vizet önteni erre a versengő anyagra.
A gyártókkal együtt Kyocera és a zafír kijelzőket használó Huawei-vel meglátjuk, hogy a készülék mennyire bírja az általános használatot. A Huawei végrehajtói elmondták Android Central az IFA 2014 rendezvényen azt várták, hogy a vállalat a következő évben a zafír kijelzős telefonok feltörekvő résévé válnak. Eközben a Kyocera brigadérját, egy robusztus kézibeszélőt, amely kijelzőjén zafírt használ, "majdnem elpusztíthatatlannak" nevezték, miután a Android Central.
Amint a zafírgyártási folyamatok kifinomultabbá és olcsóbbá válnak, láthatjuk, hogy több gyártó alkalmazza a kristályt a készülékeiben.
Antibakteriális kijelzők
Bár soha nem gondolunk rá igazán, okostelefonunk érintőképernyője hihetetlen mennyiségű baktériumot képes hordozni számos környezetből. És mivel az okostelefonok piaca az elmúlt években csak gyorsan növekedett, valójában nem nagyon kutattak ennek leküzdésére.
Az okostelefon képernyője teljesen koszos - de a tudomány segíthet.
Egy német egyetem 60 érintőképernyőről vett mintát1 és kiderült, hogy egy tisztítatlan érintőképernyő átlagosan 1,37 baktériumtelep-képző egységet tartalmaz négyzetcentiméterenként. Ez valójában nem olyan magas, nagyságrendekkel alacsonyabb, mint egy konyhai szivacsé, de néhányszor magasabb, mint egy kórházi WC-ülés2. Ezt a számot mikroszálas kendővel végzett tisztítás után 0,22-re csökkentették, és alkoholtörlővel történő tisztítás után 0,06-ra - tisztább, mint egy WC-ülőhely tisztítószerrel történő tisztítás után. A kutatók megállapították, hogy a baktériumok többsége az emberi bőrből, a szájból és a tüdőből származik - nem meglepő, mivel készülékeinket olyan közel tartjuk az arcunkhoz. A legtöbb ember nem tisztítja rendszeresen az okostelefon képernyőjét, így az érintőképernyők mindenképpen képesek baktériumokat terjeszteni másoknak.
2014 elején a Corning bemutatta antimikrobiális Corning Gorilla Glass üvegét a CES-en. Ez volt az első EPA által bejegyzett antimikrobiális kijelző üveg. A kijelző lényegében vékony ezüstion-filmmel van bevonva, amelyek hihetetlen antimikrobiális tulajdonságokkal rendelkeznek, és a jelentések szerint a baktériumok, algák, penész és gombák 90% -át elpusztítják a felszínen. Az ezüstöt széles körben használják a kórházakban antimikrobiális hatása miatt, amely segít megelőzni az MRSA terjedését, és az I. világháborúban valójában sebek kötözésében használták a fertőzések megelőzésére.
Az okostelefon kijelzőinek vékony filmjéhez szükséges ezüstmennyiség nagyon alacsony, de végül is ez lesz döntsön a gyártóktól, hogy a hozzáadott dollárokat akarják-e eszközük anyagjegyzékébe vagy nem. Mindazonáltal, mivel az egészségügyi és fitnesz funkciók sok okostelefon központi elemévé válnak, az antibakteriális kijelzők a telefonkészítők számára még egy megkülönböztetési pontot jelenthetnek.
Kép jóváírása: Tactus
Morphing kijelzők
A kaliforniai induló Tactus Technologies bemutatta innovatív morfiumos érintőképernyős technológiáját. Nyugalmi állapotában úgy néz ki, mint egy közönséges érintőképernyő, de aktiválva kinyúló alakzatok tömbjét generálhatja, amely megfelel az eszközön futónak. Az általuk bemutatott példa egy olyan eszköz, ahol a billentyűk kinyúlnak, amikor a puha billentyűzet megjelenik a képernyőn, így a felhasználó számára tapintható visszajelzést ad.
A felhasználóknak nem kell lenyomniuk az egyes gombokat, csupán a megérintésük regisztrálja a billentyűnyomást. Ez egy lenyűgöző technológia, amelyet évek óta fejlesztettek ki, de még nem kellett bevezetni a fogyasztói eszközökbe. Mivel a gyártók elhagyják a hardveres billentyűzeteket, mivel vékonyabb készüléktervezést folytatnak, a Tactus lehet az, amit a hardveres billentyűzet rajongói keresnek.
Interaktív hologramok
Az idén a felhasználói felület szoftverének és technológiájának ACM szimpóziumán a Tokiói Egyetem bemutatta HaptoMime nevű prototípus kijelzőjüket3. Ez egy közepes légi interakciós rendszer, amely úgy viselkedik, mint egy lebegő érintőképernyő, amely az érintéses visszajelzés érdekében az ultrahang segítségével stimulálhatja az ujjait. Képalkotó lemez segítségével a képernyőn lévő képet lebegő hologrammá alakítják át. Amikor a rendszer azt észleli, hogy a felhasználó "megérintette" a hologramot, az ultrahangos fázissoros jelátalakító érzetet kelt a felhasználó ujjbegyén.
A technológia nemcsak a hologramokkal, hanem a 3D-s kijelzőkkel is működik. Ez egy lépéssel közelebb visz minket a Tony Stark stílusú interakciókhoz digitális eszközeinkkel. Ezt valószínűleg soha nem illesztik be egy okostelefonba, de elképzelhető, hogy a jövőben valamikor egy tablet-szerű eszközbe tömörülhet.
Az okostelefon-technológia jövője - Már ott tartunk?
Még 2008 februárjában, 7 hónappal az Android első megjelenése előtt a Nokia bemutatta egy koncepciótelefonját - a Nokia Morph-ot. A Nokia Kutatóközpont és a Cambridge-i Egyetem Nanoscience Center közreműködött ebben a projektben a koncepciótelefon, amely szerintük az okostelefonok jövője, a hordozható nanotechnológiai alkalmazásokra összpontosítva eszközök.
Hogyan viszonyul a Nokia jövőbeni mobiltechnológiával kapcsolatos elképzelése a maihoz?
Az eszköz jellemzői:
- Hajlítható, áttetsző eszköz
- Öntisztító felület
- 3D kiálló felület (például a Tactus kijelző)
- Napelemes töltés "nanograss" technológiával
- Számos integrált érzékelő olyan tényezők érzékelésére, mint a levegőszennyezés és a higiénia
A Nokia megjósolta, hogy ilyen technológiák lesznek 2015-ig elérhető, akkor mennyire haladt a tudomány, hogy ilyen funkciókat engedélyezzen egy eszközben? A sorozat első két cikkében láthattuk, hogyan készített az LG egy áttetsző hajlítható OLED kijelzőt és két jelölt van hajlítható lítium elemekre - lítium kerámia és lítium polimer rugalmas alkatrészek. Még nincsenek öntisztító felületeink, de nagy erőfeszítéseket tettünk az üveg jobb oleofób bevonatának kifejlesztésére, hogy segítsük a zsíros foltok eltávolítását készülékeinkben. A jelenlegi "nanofur" prototípusok érzékenyek arra, hogy a zsebünkben lévő általános súrlódás miatt a bevonatokat ledörzsöljék.
Kép hitel: Massachusettsi Egyetem, Stanford Egyetem
Áttörést jelentett a nanograss kutatásban nemrégiben két amerikai egyetem együttműködése4. A grafénlap segítségével sűrűn tudták elrendezni a nagyon hatékony fotovoltaikus anyagból álló oszlopokat - a fényt elektromos energiává alakító anyagokat. A nanograss szerkezete nagymértékben megnöveli a napfénnyel érintkező felületet, 33% -kal javítva a hatékonyságot a vékony film napelemekkel szemben.
Kép hitel: Tzoa
Végül a Nokia előre jelzett szennyezés- és higiéniai érzékelőiről. December elején megjelent egy Kickstarter oldal a Tzoa nevű eszközhöz, az oldal szerint ez az első viselhető, amely a közvetlen környezetben méri a levegőszennyezést. Közvetlenül csatlakozik az okostelefonhoz, mind a levegőszennyezésre, mind az UV-expozícióra vonatkozó adatokat továbbítva. A szonda nem érzékeli a levegőben lévő kémiai szennyezést, de valójában a levegőben lévő részecskéket érzékeli, amelyek szintén veszélyt jelentenek egészségünkre.
És meg kell említenünk A Samsung Galaxy Note 4, amely 2014 végén az első mainstream okostelefon lett, amely UV fényérzékelővel szállított.
Kép hitel: Caltech
Meglepően sok futurisztikus dolog van már velünk - akár a laboratóriumban, akár az általunk használt eszközökben.
Még 2011-ben publikálták a kis lencsék nélküli platformon a mikroorganizmusok elemzését. EPetri csészének hívták, és úgy tervezték, hogy szilícium chipen dolgozzon5. (A Petri-csészéről kapta a mikrobák tenyésztésének hagyományos módszerét, így elemezhetők.) Az ePetri-csészéhez nincs szükség nagy felszerelésre és munkaigényes folyamatok esetén a kultúrát egyszerűen az okostelefon kijelzőjén megvilágított kép chipre helyezik, és az egységet egy inkubátor. Az adatokhoz távolról is hozzáférhetünk laptopon vagy más okostelefonon keresztül, így a felhasználó nagyíthat és elemezheti az egyes mikrobiális sejteket. A technológia nagyon speciális és még mindig messze van a Nokia Morph koncepcióitól, de mindenképpen egy lépéssel közelebb van.
Jelenleg rengeteg olyan technológiát fejlesztettünk ki, amely a Nokia és a Cambridge-i Egyetem előrejelzése szerint 2015-re elérhetővé válik. A koncepció még mindig nagyon futurisztikus, de jó inspirációs forrásként szolgál azok számára, akik az okostelefon-technológiákat fejlesztik a jövő számára.
Ki tudja, még hét év múlva talán a Nokia Morph-hoz hasonló eszközt láthatunk, talán olyan technológiákkal, amelyeket még el sem kell képzelnünk.
Köszönet Ericnek az Evolutive Labs-tól, hogy megtanított edzett üvegre!
M. Egert, K. Späth, K. Weik, H. Kunzelmann, C. Horn, M. Kohl és F. Áldás, baktériumok okostelefon érintőképernyőin német egyetemi környezetben és kettő értékelése népszerű tisztítási módszerek a kereskedelemben kapható tisztítószerekkel, Folia Microbiologica, 2014: o. 1-6. ↩
A. Hambraeus és A.S. Malmborg, Kórházi WC-k fertőtlenítése vagy tisztítása - a különböző rutinok értékelése, Journal of Hospital Infection, 1980. 1. (2): p. 159-163. ↩
Y. Monnai, K. Hasegawa, M. Fujiwara, K. Yoshino, S. Inoue és H. Shinoda. 2014, ACM: Honolulu, Hawaii, USA. o. 663-667. ↩
Y. Zhang, Y. Diao, H. Lee, T.J. Mirabito, R. W. Johnson, E. Puodziukynaite, J. John, K.R. Carter, T. Emrick, S.C.B. Mannsfeld és A. L. Briseno, Belső és külső paraméterek a szerves egykristályos nanopillérek növekedésének szabályozására a fotovoltaikában, Nano Letters, 2014. 14. (10): p. 5547-5554. ↩
G. Zheng, S.A. Lee, Y. Antebi, M.B. Elowitz és C. Yang, Az ePetri csésze, egy chipen lévő sejtképalkotási platform, amely subpixel perspektíva átmérőjű mikroszkópián (SPSM) alapul, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011. 108. (41): o. 16889-16894. ↩
Ezek a legjobb vezeték nélküli fülhallgatók, amelyeket minden áron megvásárolhat!
A legjobb vezeték nélküli fülhallgató kényelmes, remekül hangzik, nem kerül túl sokba, és könnyen elfér egy zsebben.
Minden, amit tudnia kell a PS5-ről: Kiadási dátum, ár és még sok más.
A Sony hivatalosan megerősítette, hogy a PlayStation 5-en dolgozik. Itt van minden, amit eddig tudtunk róla.
A Nokia két új, 200 dollár alatti, olcsó Android One telefont dob piacra.
A Nokia 2.4 és a Nokia 3.4 a legújabb kiegészítés a HMD Global költségvetési okostelefon-kínálatában. Mivel mindkettő Android One eszköz, garantáltan két fő operációs rendszer frissítést és rendszeres biztonsági frissítést kapnak akár három évig is.
Biztosítsa otthonát ezekkel a SmartThings kapucsengőkkel és zárakkal.
Az egyik legjobb dolog a SmartThings-ben, hogy számos más, harmadik féltől származó eszközt használhat a rendszerén, beleértve a csengőket és a zárakat is. Mivel mindegyikük lényegében ugyanazt a SmartThings támogatást osztja meg, arra összpontosítottunk, hogy mely eszközök rendelkeznek a legjobb specifikációkkal és trükkökkel, hogy indokolttá tegyük őket a SmartThings arzenáljába.