ברוכים הבאים לפוטורולוגיה החכמה. בסדרה חדשה זו של מאמרים מלאי מדע, אומות ניידות תורם אורח שן יה עובר בטכנולוגיות עדכניות בשימוש בטלפונים שלנו, כמו גם בדברים החדישים ביותר שעדיין מפותחים במעבדה. יש לא מעט מדע לפנינו, שכן הרבה דיונים עתידיים מבוססים על מדעי ניירות עם כמות עצומה של ז'רגון טכני, אך ניסינו לשמור על דברים פשוטים ופשוטים כמו אפשרי. אז אם אתה רוצה לצלול לעומק איך האומץ של הטלפון שלך מתפקד, זו הסדרה בשבילך.
זהו החלק האחרון - לעת עתה - בסדרה שלנו על עתיד טכנולוגיית הסמארטפונים. השבוע נסקור את המדע שמאחורי תחום חשוב באמת באיכות בניית הסמארטפונים - זכוכית מסך המגע. וכאשר אנו עוטפים את הסדרה, נראה גם כיצד המצב הנוכחי של הטכנולוגיה הסלולרית בהשוואה לתחזיות שנעשו לפני כמעט עשור. המשך לקרוא כדי ללמוד עוד.
Verizon מציעה את פיקסל 4a במחיר של 10 דולר לחודש בלבד בקווים חדשים ללא הגבלה
על הסופר
שן יה הוא מפתח אנדרואיד ובוגר MSci בכימיה מאוניברסיטת בריסטול. לתפוס אותו בטוויטר @ שן ו- Google+ + שנייה.
עוד בסדרה זו
הקפד לבדוק את שלושת החלקים הראשונים של סדרת הפוטורולוגיה החכמה שלנו, המכסים העתיד של טכנולוגיית הסוללה, טכנולוגיית תצוגת סמארטפון ו מעבדים וזיכרון.
זכוכית משוריינת
מיליארדי דולרים מוציאים על תיקוני מסך מדי שנה, כאשר חלק מהמשתמשים מחליטים לחיות עם המסך הסדוק שלהם במקום לבזבז כסף על תיקונים. כמעט כל טלפוני הדגל של שנת 2014 השתמשו בגורילה גלאס 3 של קורנינג, אם כי יש שבוחרים במקום זכוכית קשוחה כללית. זכוכית קשוחה מודרנית היא תוצאה של תהליכי טיפול תרמיים וכימיים מרובים, מה שמגדיל את חוזק החומר בהשוואה לזכוכית רגילה.
אם אתה מסתכל על פני השטח של יריעת זכוכית מתחת למיקרוסקופ, תגלה שהוא מלא בפגמים זעירים וסדקים מיקרו. פגמים אלה מייצרים זכוכית בֶּאֱמֶת רגישים לשבירה. אם מפעילים מתח רב, סדקים אלה יכולים להתפשט, להישבר ולהביא לשבר זכוכית. אם אתה מדמיין 2 גיליונות נייר, אחד מושלם ואחד עם קרע קטן במרכז. אם משכת בצדדי גיליונות הנייר, הגליון עם הדמעה הקטנה ידרוש פחות כוח בכדי לקרוע אותו. כעת דמיין שאם הדמעה הקטנה הייתה בקצה דף הנייר, נדרש עוד פחות כוח כדי להפיץ אותה ובסופו של דבר להטות את הנייר לשניים. מתח יכול להצטבר בקלות רבה בקצוות ואף יותר בפינות חדות; זו הסיבה שמטוסים נדרשים לחלונות עם פינות מעוגלות.
זכוכית רגילה למעשה רצופה פגמים וסדקים זעירים - זכוכית קשוחה סוגרת אותם באמצעות מגוון טכניקות שונות.
זכוכית גורילה היא סוג של זכוכית קשוחה המכונה "זכוכית אלקלית-אלומינו-סיליקאטית". זהו המותג הידוע ביותר בזכוכית קשוחה לסמארטפונים, המשמש בטלפונים פופולריים של Android ו- Windows כמו Samsung Galaxy S5, HTC One M8, ומכשירי Lumia רבים. התהליכים התרמיים מבליגים את הזכוכית, מה שגורם לכוח דחיסה על פני השטח החיצוניים של הזכוכית. זה מקשיח את הזכוכית על ידי סגירת חלק מאותם סדקי מיקרו, אך גם הופך את הזכוכית לבטוחה יותר - אם הזכוכית תישבר היא תתנפץ לחתיכות קטנות במקום רסיסים גדולים ומסוכנים (דומה נפילתו של הנסיך רופרט). מלבד הרפיה, תהליך כימי המכונה "החלפת יונים" מקשיח גם את החומר.
הזכוכית מכילה נתרן רב מתהליך הייצור. כאשר הוא טבול באמבט אשלגן מותך חם, יוני האשלגן נעים לתוך הכוס ועוקרים את יוני הנתרן. אשלגן גדול מנתרן וזה גורם גם לכוח דחיסה על פני הזכוכית - כמו הרפיה - מה שמקשה את הזכוכית.
זכוכית קשוחה קשה מאוד. השיטה המקובלת לסיווג קשיות היא שימוש ב"מבחן הקשיות של ויקר ". זכוכית גורילה 3 קשה יותר מרוב המתכות, וכנראה החומר הקשה ביותר על פני הטלפון. אמנם הכנסת הטלפון לאותו הכיס שבו המטבעות והמפתחות לא עלולים לגרום לשריטה בתצוגה, אך ככל הנראה השלדה תופס כמה סימני נזק. מבט על מפרטים שפורסמו של זכוכית גורילה, ישנם מספר דירוגים המתארים סוגים שונים של קשיחות.
- המודול של יאנג - מתאר את האלסטיות של חומר. מספר גבוה יותר פירושו שהחומר נוקשה יותר, אך תופעת הלוואי של זה היא עלייה בפריכות.
- יחס פואסון - הלחץ הצירי של החומר כאשר הוא נמשך או נדחף. דמיין שאתה מותח חתיכת מסטיק - מרכזו יהפוך דק יותר.
- Modulus גזירה - מתאר את תגובת החומר לגזירה, גורם חשוב מאוד בכל הנוגע למניעת היווצרות סדקים.
- קשיחות שבר - מדידת עמידות החומר להתפשטות סדקים.
כאשר משווים את הערכים הנ"ל בין זכוכית גורילה 3 והמוכר לאחרונה זכוכית גורילה 4ההבדל הגדול הוא שאנחנו מקבלים מודול של יאנג נמוך יותר, ולכן הוא צריך להיות שביר פחות. עם זאת, החלק לחיזוק כימי, חושף יותר מכפול שכבת העומק, מ- 40 מיקרומטר ל -90 מיקרומטר. זה מגביר מאוד את העמידות של GG4 בפני סדקים והתפשטות סדקים, עם שכבת משטח דחוסה עבה יותר. בתמונה למטה מוצגים חתכים המשווים עמידות לנזק בין זכוכית גורילה 3 ו -4:
קרדיט תמונה: קורנינג
עם זאת, אם אתה משתמש במגן מסך, ההבדלים הופכים פחות משמעותיים. מגני מסך מסייעים בפיזור כל מתח פגיעה, מספיק כדי למנוע הצטברות של מתח משמעותי במקום אחד כדי לגרום לשבר. לא משנה כמה מחזיקים זכוכית, לא תוכלו לבטל לחלוטין את כל הפגמים הטבעיים הללו, וזו הסיבה שחלק מהיצרנים מתחילים לשקול חומרים אקזוטיים יותר כמו ספיר.
ספיר סינטטי
בשנה שעברה היה הרבה hype סביב דיווחים כי אייפון 6 תהיה תצוגה עשויה ספיר סינטטי במקום זכוכית קשוחה. ברור שהסדין כולו לא היה עשוי מספיר גבישי (זה יהיה שביר מדי), אלא מרוכב ספיר שמספק לחומר אלסטיות מסוימת. שיטות ייצור קונבנציונליות כוללות שימוש בשכבה דקה של זכוכית כמצע שעליו מופקד תחמוצת אלומיניום, ויוצרת שכבה דקה של ספיר גבישי על פני השטח. לספיר יש קשיות גבוהה יותר של ויקר מזכוכית קשוחה קונבנציונאלית, מה שהופך אותו לעמיד יותר בפני שריטות.
תצוגות ספיר קשות משמעותית מזכוכית קשוחה ...
עם זאת, עלות הייצור של תצוגות ספיר גבוהה מאוד מזו של זכוכית קשוחה, ולכן הן לעיתים רחוקות משמש לתצוגות מכשירים ומשמש מדי פעם ככיסוי עדשות למצלמות סמארטפונים, למשל בדגמי האייפון האחרונים. עם זאת יש סיבה לקוות לתצוגות ספיר זולות יותר בעתיד, מכיוון שמחיר ייצור הספיר יורד בהדרגה ככל שהתהליכים נעשים אופטימליים יותר.
לפני ההשקה, שמועות שהאייפון 6 משתמש בתצוגת ספיר - במציאות הוא משתמש בזכוכית מחוזקת ביונים.
... אך עלויות הייצור גבוהות יותר, וישנם אתגרים טכניים אחרים לפתור.
לפי המנהלים של קורנינג, עם זאת, הקשיות המשופרת של ספיר אינה עולה על חסרונותיה. יש לו העברת אור נמוכה יותר שתשפיע על חיי הסוללה (בגלל שנדרשת רמות תאורה אחוריות גבוהות יותר), זה יקר פי 10 מזכוכית, לוקח הרבה יותר זמן לייצור, הוא כבד פי 1.6 ופחות עמיד בפני הִסָדְקוּת. קורנינג, כמובן, מושקעת רבות בטכנולוגיה של גורילה גלאס, ויש לה סיבה לשפוך מים קרים על החומר המתחרה הזה.
עם יצרנים כולל קיוסרה ו- Huawei באמצעות תצוגות ספיר, נזכה לראות עד כמה המכשיר עומד בשימוש כללי. סיפרו אנשי ה- Huawei אנדרואיד סנטרל ב- IFA 2014 כי החברה ציפתה כי טלפונים עם צגי ספיר יהפכו לנישה המתעוררת בשנה שלאחר מכן. בינתיים, הבריגדיר של קיוצרה, מכשיר מחוספס שמשתמש בתצוגה שלו בספיר, נקרא "כמעט בלתי ניתן להריסה" לאחר בדיקה מקיפה של אנדרואיד סנטרל.
ברגע שתהליכי ייצור הספיר הופכים מעודנים יותר ויקרים יותר, אנו עשויים לראות יותר יצרנים מאמצים את הקריסטל בבניית המכשירים שלהם.
תצוגות אנטיבקטריאליות
אף על פי שאנחנו אף פעם לא חושבים על זה באמת, מסכי המגע של הטלפון החכם שלנו יכולים לשאת כמות מדהימה של חיידקים מסביבות רבות. וכששוק הסמארטפונים רק גדל במהירות בשנים האחרונות, לא באמת היה הרבה מחקר כיצד להילחם בזה.
מסך הסמארטפון שלך מטונף לחלוטין - אבל המדע יכול לעזור.
אוניברסיטה גרמנית דגמה 60 מסכי מגע1 וגילה שמסך מגע שלא נוקה מכיל 1.37 יחידות יוצרות מושבות חיידקיות לסנטימטר מרובע. זה לא כל כך גבוה, סדרי גודל נמוכים יותר משל ספוג למטבח, אבל גבוהים פי כמה ממושב אסלה בבית החולים.2. מספר זה הצטמצם ל -0.22 לאחר ניקוי עם מטלית מיקרופייבר, ו -0.06 לאחר ניקוי עם מגבון אלכוהול - מנקה ממושב אסלה לאחר ניקוי עם חומר ניקוי. החוקרים זיהו כי רוב החיידקים מקורם בעור אנושי, בפה ובריאות - לא מפתיע מכיוון שאנו מחזיקים את המכשירים שלנו כל כך קרוב לפנים שלנו. רוב האנשים לא מנקים את מסכי הסמארטפונים שלהם באופן קבוע, כך שלמסכי המגע בהחלט יש פוטנציאל להפיץ חיידקים לאחרים.
בתחילת 2014 חשפה קורנינג את זכוכית קורינה גורילה האנטי מיקרוביאלית שלהם ב- CES. זו הייתה זכוכית התצוגה המיקרוביאלית הראשונה הרשומה ל- EPA. התצוגה למעשה מצופה בסרט דק של יוני כסף, בעלי תכונות מיקרוביאליות מדהימות ועל פי הדיווחים הם הורגים 90% מחיידקים, אצות, עובש ופטריות על פני השטח. כסף נעשה שימוש נרחב בבתי חולים בגלל השפעתו המיקרוביאלית, מה שמסייע במניעת התפשטות ה- MRSA, והוא שימש למעשה בהלבשת פצעים במלחמת העולם הראשונה כדי למנוע הידבקות.
כמות הכסף הנדרשת לסרט הדק בתצוגות הסמארטפון נמוכה מאוד, אך בסופו של דבר להיות בידי היצרנים אם הם רוצים להוסיף את הדולרים בחשבון החומרים של המכשיר שלהם או לֹא. עם זאת, מאחר שתכונות הבריאות והכושר הופכות לחלקים מרכזיים בסמארטפונים רבים, תצוגות אנטיבקטריאליות עשויות להוות נקודת בידול נוספת עבור יצרני הטלפונים.
קרדיט תמונה: טקטוס
תצוגות מורפינג
טקטוס טכנולוגיות, חברת סטארט-אפ בקליפורניה, הציגה את טכנולוגיית המסך המגע החדשנית שלה. כאשר במצב מנוחה זה נראה כמו מסך מגע רגיל, אך כאשר הוא מופעל הוא יכול ליצור מערך של צורות בולטות המתאימות למה שרץ במכשיר. הדוגמה שהם מציגים היא מכשיר שבו מקשים בולטים כאשר המקלדת הרכה מוצגת על המסך, ומספק למשתמש משוב מישוש.
משתמשים אינם צריכים ללחוץ על המקשים הבודדים, רק נגיעה בהם תרשום את הלחיצה על המקש. זו טכנולוגיה מרשימה שפותחה כבר כמה שנים, אך טרם יושמה במכשיר צרכני. כאשר מקלדות החומרה ננטשות על ידי היצרנים כאשר הן רודפות אחר עיצובי מכשירים דקים יותר, ייתכן ש- Tactus מחפשים אוהדי מקלדת החומרה.
הולוגרמות אינטראקטיביות
בתערוכת ACM בנושא תוכנות וטכנולוגיית ממשקי משתמש השנה חשפה אוניברסיטת טוקיו את תצוגת האב-טיפוס שלהם בשם HaptoMime.3. זוהי מערכת אינטראקציה באוויר הפועלת כמו מסך מגע צף שיכול לעורר את קצות האצבעות באמצעות אולטרסאונד כדי לספק משוב מישוש. באמצעות לוח הדמיה, תמונה על גבי המסך הופכת להולוגרמה צפה. כאשר המערכת מגלה שהמשתמש "נוגע" בהולוגרמה, מתמר המערך בשלבים קולי ייצור תחושה בקצה האצבע של המשתמש.
הטכנולוגיה לא עובדת רק עם הולוגרמות אלא גם עם תצוגות תלת מימד. זה מקרב אותנו צעד נוסף לאינטראקציות בסגנון טוני סטארק עם המכשירים הדיגיטליים שלנו. זה כנראה לעולם לא יותאם לסמארטפון, אך ייתכן שהוא יכול להידחס למכשיר דמוי טאבלט בשלב כלשהו בעתיד.
העתיד של טכנולוגיית הסמארטפונים - האם אנחנו שם עדיין?
כבר בפברואר 2008, 7 חודשים לפני המהדורה הראשונית של אנדרואיד, חשפה נוקיה טלפון קונספט - Nokia Morph. מרכז המחקר של נוקיה ומרכז הננו-מדע של אוניברסיטת קיימברידג 'שיתפו פעולה בפרויקט זה כדי לייצר טלפון קונספט שלדעתם הוא העתיד של הטלפונים החכמים, ומתמקד ביישומים ננוטכנולוגיים בניידים מכשירים.
איך החזון של נוקיה לגבי טכנולוגיות המובייל העתידיות משתווה למה שיש לנו היום?
המכשיר הציג:
- מכשיר שקוף וניתן לכפיפה
- משטח לניקוי עצמי
- משטח בולט בתלת-ממד (כמו תצוגת הטקטוס)
- טעינה סולארית באמצעות טכנולוגיית "ננו-גראס"
- חיישנים משולבים רבים לגורמי חישה כמו זיהום אוויר והיגיינה
נוקיה חזתה כי טכנולוגיות כאלה יהיו זמין עד 2015, אז עד כמה התקדם המדע כדי לאפשר תכונות כאלה במכשיר? בשני המאמרים הראשונים בסדרה זו, ראינו כיצד LG יצרה תצוגת OLED שקופה וניתנת לכיפוף ישנם שני מועמדים לסוללות ליתיום ניתנות לכפיפה - קרמיקה ליתיום ופולימר ליתיום עם גמישות רכיבים. עדיין אין לנו משטחים לניקוי עצמי, אך היה מאמץ רב לפתח ציפוי אולאופובי טוב יותר לזכוכית, כדי לעזור להרחיק כתמים שומניים מהתקנים שלנו. אבות טיפוס "ננופור" עכשוויים רגישים לריפוי הציפוי באמצעות חיכוך כללי בכיסינו.
קרדיט תמונה: אוניברסיטת מסצ'וסטס, אוניברסיטת סטנפורד
פריצת דרך במחקר הננו-גראס פורסמה לאחרונה רק על ידי שיתוף פעולה בין שתי אוניברסיטאות בארה"ב4. באמצעות גיליון גרפן הם הצליחו לסדר בצפיפות עמודים מחומר פוטו-וולטאי יעיל ביותר - חומר הממיר אור לאנרגיה חשמלית. מבנה הננו-גראס מגדיל מאוד את שטח הפנים הנמצא במגע עם אור השמש, ומשפר את היעילות בשיעור של 33% לעומת פאנלים סולאריים דקיקים.
קרדיט תמונה: צואה
לבסוף, על חיישני הזיהום וההיגיינה החזויים של נוקיה. בתחילת דצמבר צץ דף של קיקסטארטר למכשיר שנקרא צואה, על פי הדף זהו הלביש הראשון שמודד את זיהום האוויר בסביבה הקרובה. זה מתחבר ישירות לטלפון החכם שלך, ושולח גם נתוני זיהום אוויר וגם נתוני חשיפה UV. החללית אינה מגלה את הזיהום הכימי באוויר אלא למעשה מגלה חומר חלקיקי באוויר, המהווה גם איום על בריאותנו.
ועלינו גם להזכיר ה- Galaxy Note 4 של סמסונג, שהפך בסוף 2014 לסמארטפון המרכזי הראשון שנשלח עם חיישן אור UV.
קרדיט תמונה: קאלטק
כמות מפתיעה של דברים עתידניים כבר איתנו - בין אם במעבדה ובין אם במכשירים בהם אנו משתמשים.
בשנת 2011 פורסם מאמר על פלטפורמה קטנה ללא עדשות לניתוח מיקרואורגניזמים. זה נקרא צלחת ePetri, ותוכנן לעבוד על שבב סיליקון5. (זה נקרא על שם צלחת הפטרי, השיטה המקובלת לטיפוח חיידקים כדי שניתן יהיה לנתח אותם.) צלחת ePetri אינה דורשת את הציוד הגדול. ותהליכים עתירי עבודה, התרבות ממוקמת פשוט על שבב תמונה המואר על ידי תצוגת הסמארטפון וההרכבה ממוקמת בתוך מַדגֵרָה. ניתן לגשת לנתונים מרחוק באמצעות מחשב נייד או טלפון חכם אחר, המאפשר למשתמש להתקרב ולנתח תאי חיידקים בודדים. הטכנולוגיה מאוד מתמחה ועדיין רחוקה מהתפיסות של Nokia Morph, אך היא בהחלט צעד קרוב יותר.
כרגע פיתחנו הרבה מהטכנולוגיה שחזה נוקיה ואוניברסיטת קיימברידג 'אמורה להיות זמינה עד 2015. הרעיון עדיין עתידני מאוד, אך הוא משמש מקור השראה טוב עבור אלו המפתחים את טכנולוגיות הסמארטפונים לעתיד.
מי יודע, בעוד שבע שנים נוספות אולי נראה מכשיר דומה ל- Nokia Morph, אולי עם טכנולוגיות שעוד לא דמיינו.
תודה אריק ממעבדות Evolutive על שלימד אותי על זכוכית קשוחה!
M. אגרט, ק. ספאת ', ק. וויק, ח. קונזלמן, ג. הורן, מ. קוהל ופ. ברכה, חיידקים על גבי מסכי מגע בסמארטפונים במסגרת אוניברסיטאית גרמנית והערכה של שניים שיטות ניקוי פופולריות המשתמשות במוצרי ניקוי זמינים מסחרית, Folia Microbiologica, 2014: עמ ' 1-6. ↩
א. Hambraeus ו- A.S. מלמבורג, חיטוי או ניקוי שירותים בבית חולים - הערכה של שגרות שונות, כתב העת לזיהום בית חולים, 1980. 1 (2): עמ ' 159-163. ↩
י. מוננאי, ק. האסגאווה, מ. פוג'יווארה, ק. יושינו, ש. Inoue, ו- H. שינודה. 2014, ACM: הונולולו, הוואי, ארה"ב. עמ ' 663-667. ↩
י. ג'אנג, י. דיאו, ח. לי, T.J. Mirabito, R. W. Johnson, E. Puodziukynaite, J. ג'ון, ק.ר. קרטר, ט. אמריק, S.C.B. מנספלד, ו- A. L. Briseno, פרמטרים פנימיים וחיצוניים לשליטה על צמיחתם של ננו-עמודי-גבישים אורגניים בפוטו-וולטאיקה, אותיות ננו, 2014. 14 (10): עמ ' 5547-5554. ↩
ז. ג'נג, ס.א לי, י. ענתבי, מ.ב. אלוביץ, וג '. יאנג, צלחת ה- ePetri, פלטפורמת הדמיה של תאים על גבי שבב המבוססת על מיקרוסקופיה גורפת של תת-פיקסלים (SPSM), הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים, 2011. 108 (41): עמ ' 16889-16894. ↩
אלה האוזניות האלחוטיות הטובות ביותר שאתה יכול לקנות בכל מחיר!
האוזניות האלחוטיות הטובות ביותר נוחות, נשמעות נהדר, לא עולות יותר מדי ונכנסות בקלות לכיס.
כל מה שאתה צריך לדעת על PS5: תאריך יציאה, מחיר ועוד.
סוני אישרה רשמית שהיא עובדת על פלייסטיישן 5. הנה כל מה שאנחנו יודעים עליו עד כה.
נוקיה משיקה שני מכשירי אנדרואיד One בתקציב חדש, הנמוך מ- $ 200.
נוקיה 2.4 ונוקיה 3.4 הן התוספות האחרונות למערך הסמארטפונים התקציביים של HMD Global. מכיוון ששניהם מכשירי Android One, מובטח שהם יקבלו שני עדכוני מערכת הפעלה עיקריים ועדכוני אבטחה רגילים עד שלוש שנים.
אבטח את הבית באמצעות פעמוני הדלת והמנעולים של SmartThings.
אחד הדברים הטובים ביותר ב- SmartThings הוא שתוכל להשתמש במגוון מכשירי צד שלישי אחרים במערכת שלך, כולל פעמוני דלתות ומנעולים. מכיוון שכולם חולקים למעשה את אותה תמיכה ב- SmartThings, התמקדנו באילו מכשירים יש את המפרט והטריקים הטובים ביותר כדי להצדיק את הוספתם לארסנל SmartThings שלך.