Sveiki atvykę į „Smartphone Futurology“. Šioje naujoje mokslo kupinų straipsnių serijoje Mobilios tautos kviestinis bendradarbis Shen Ye apžvelgia dabartines mūsų telefonuose naudojamas technologijas, taip pat pažangiausius dalykus, kurie vis dar kuriami laboratorijoje. Laukia nemažai mokslo, nes daugelis būsimų diskusijų yra paremtos moksline dokumentai su didžiuliu techninio žargono kiekiu, tačiau mes stengėmės, kad viskas būtų taip paprasta ir paprasta įmanoma. Taigi, jei norite pasinerti giliau į tai, kaip veikia jūsų telefono žarnynas, tai jums skirta serija.
Tai yra paskutinė mūsų serijos dalis apie išmaniųjų telefonų technologijų ateitį. Šią savaitę aptarsime mokslą, susijusį su viena iš tiesų svarbia išmaniųjų telefonų kūrimo kokybės sritimi - jutiklinio ekrano stiklu. Rengdami seriją taip pat pamatysime, kaip dabartinė mobiliųjų technologijų padėtis palyginama su beveik prieš dešimtmetį pateiktomis prognozėmis. Skaitykite toliau ir sužinokite daugiau.
„Verizon“ siūlo „Pixel 4a“ tik už 10 USD / mėn naujosiose neribotose linijose
Apie autorių
Shen Ye yra „Android“ kūrėjas ir MSci baigęs chemiją Bristolio universitete. Pagauk jį „Twitter“ @shen ir „Google+“ + ShenYe.
Daugiau šios serijos
Būtinai patikrinkite pirmąsias tris mūsų „Smartphone Futurology“ serijos dalis akumuliatorių technologijos ateitį, išmaniojo telefono ekrano technologija ir procesoriai ir atmintis.
Grūdintas stiklas
Milijardai dolerių kiekvienais metais išleidžiami ekrano remontui, o dalis vartotojų nusprendžia gyventi su įtrūkusiu ekranu, užuot išleidę pinigus remontui. Beveik visi pavyzdiniai 2014 m. Telefonai naudojo „Corning“ gaminamą „Gorilla Glass 3“, nors kai kurie vietoj jų renkasi bendrą grūdintą stiklą. Šiuolaikinis grūdintas stiklas yra daugelio terminio ir cheminio apdorojimo procesų rezultatas, padidinantis medžiagos stiprumą, palyginti su įprastu stiklu.
Jei pažvelgsite į stiklo lakšto paviršių po mikroskopu, pamatysite, kad jis užpildytas mažais trūkumais ir mikro įtrūkimais. Šie trūkumai daro stiklą tikrai jautrūs lūžinėjimui. Jei bus pakankamai įtempta, šie įtrūkimai gali plisti, lūžti ir nulūžti stiklo lakštas. Jei įsivaizduojate 2 popieriaus lapus, vienas yra tobulas, o vieno centre yra maža ašara. Jei patraukėte ant popieriaus lapų šonų, lapui su mažu plyšimu suplėšyti reikės žymiai mažiau jėgų. Dabar įsivaizduokite, ar maža plyšys buvo popieriaus lapo krašte, norint išplisti ir galiausiai popierių nuversti per pusę, reikia dar mažiau jėgos. Stresas gali labai lengvai susikaupti kraštuose ir dar labiau aštriuose kampuose; todėl reikalaujama, kad orlaiviai turėtų langus suapvalintais kampais.
Paprastas stiklas iš tikrųjų yra išmargintas mažais trūkumais ir įtrūkimais - grūdintas stiklas juos uždaro naudodamas įvairias technikas.
„Gorilla Glass“ yra grūdinto stiklo rūšis, vadinama „šarminio aliuminio silikatiniu stiklu“. Tai geriausiai žinomas grūdinto stiklo išmaniesiems telefonams ženklas, naudojamas tokiuose populiariuose „Android“ ir „Windows“ telefonuose „Samsung Galaxy S5“, „HTC One M8“ir daug „Lumia“ telefonų. Terminiai procesai grūdina stiklą, o tai sukelia išorinio stiklo paviršiaus suspaudimo jėgą. Tai sutvirtina stiklą, uždarydama kai kuriuos iš šių mikro įtrūkimų, bet taip pat padaro stiklą saugesnį - jei stiklas sulaužys, jis suskaidys mažais gabalėliais, o ne didelėmis pavojingomis šukėmis (panašiai kaip Princo Rupert lašas). Be grūdinimo, cheminis procesas, vadinamas „jonų mainais“, taip pat sustiprina medžiagą.
Stikle yra daug natrio iš gamybos proceso. Panardinus į karštą išlydytą kalio vonią, kalio jonai juda į stiklinę ir išstumia natrio jonus. Kalis yra didesnis nei natris, ir tai taip pat sukelia stiklo paviršiaus suspaudimo jėgą, panašią į grūdinimą, kuri grūdina stiklą.
Grūdintas stiklas yra ypač kietas. Priimtinas kietumo klasifikavimo metodas yra „Vickerio kietumo testas“. „Gorilla Glass 3“ yra kietesnis už daugelį metalų ir tikriausiai sunkiausia medžiaga jūsų telefono paviršiuje. Įdėjus telefoną į tą pačią kišenę, kaip ir monetos ir raktai, ekranas gali nesusibraižyti, tačiau tikriausiai važiuoklė pastebėtų kai kuriuos pažeidimo požymius. Pažvelgus į paskelbtos specifikacijos „Gorilla Glass“, yra keletas įvertinimų, apibūdinančių įvairius kietumo tipus.
- Young's Modulus - apibūdina medžiagos elastingumą. Didesnis skaičius reiškia, kad medžiaga yra standesnė, tačiau dėl to padidėja trapumas.
- Puasono santykis - ašinis medžiagos įtempimas, kai ji traukiama arba stumiama. Įsivaizduokite, kad ištempiate pūslelės gabalėlį - jo centras taps plonesnis.
- „Shear Modulus“ - apibūdina medžiagos reakciją į kirpimą, kuris yra labai svarbus veiksnys, užkertantis kelią plyšių susidarymui.
- Lūžio tvirtumas - medžiagos atsparumo plyšių plitimui matavimas.
Lyginant minėtas vertes tarp „Gorilla Glass“ 3 ir neseniai paskelbta „Gorilla Glass“ 4, didelis skirtumas yra tas, kad gauname mažesnį Youngo modulį, todėl jis turėtų būti mažiau trapus. Tačiau skyrius „Cheminis stiprinimas“ atskleidžia daugiau nei dvigubą gylio sluoksnį - nuo 40 µm iki 90 µm. Tai labai padidina GG4 atsparumą įtrūkimams ir plyšių plitimui, kai storesnis suspaustas paviršiaus sluoksnis. Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodyti skerspjūviai, kuriuose lyginamas atsparumas žalai tarp „Gorilla Glass 3“ ir „4“:
Vaizdo kreditas: „Corning“
Tačiau jei naudojate ekrano apsaugą, skirtumai tampa ne tokie reikšmingi. Ekrano apsaugos padeda paskirstyti bet kokį smūgio poveikį, kad būtų išvengta didelio streso susidarymo vienoje vietoje ir sukelti lūžį. Kad ir kiek grūdintumėte stiklą, negalite visiškai pašalinti visų šių natūralių defektų, todėl kai kurie gamintojai pradeda svarstyti daugiau egzotinių medžiagų, tokių kaip safyras.
Sintetinis safyras
Praėjusiais metais buvo daug ažiotažo dėl pranešimų, kad „iPhone 6“ turėtų ekraną, pagamintą iš sintetinio safyro, o ne iš grūdinto stiklo. Akivaizdu, kad visas lakštas nebūtų pagamintas iš kristalinio safyro (jis būtų per trapus), o safyro kompozitas, kuris suteikia medžiagai tam tikro elastingumo. Įprastais gamybos būdais plonas stiklo sluoksnis naudojamas kaip substratas, ant kurio nusodinamas aliuminio oksidas, o ant paviršiaus susidaro plonas kristalinio safyro sluoksnis. Safyras pasižymi dramatiškai didesniu „Vicker“ kietumu nei įprastas grūdintas stiklas, todėl jis yra atsparesnis įbrėžimams.
Safyro ekranai yra žymiai kietesni nei grūdinto stiklo ...
Tačiau safyro ekranų gamybos kaina yra nepaprastai didesnė nei grūdinto stiklo, todėl jie yra retai naudojamas prietaisų ekranams ir kartais naudojamas kaip objektyvo dangtelis išmaniųjų telefonų kameroms, pavyzdžiui, naujausiuose „iPhone“ modeliuose. Tačiau yra pagrindo tikėtis, kad ateityje bus pigesni safyro ekranai, nes safyro gamybos kaina palaipsniui mažėja, kai procesai tampa vis optimalesni.
Prieš paleidžiant „iPhone 6“ buvo kalbama, kad jis naudoja safyro ekraną - iš tikrųjų jis naudoja jonais sustiprintą stiklą.
... tačiau gamybos sąnaudos yra didesnės, todėl reikia išspręsti ir kitus techninius uždavinius.
Anot Corningo egzekucijų, patobulintas safyro kietumas neatsveria jo trūkumų. Jis turi mažesnį šviesos pralaidumą, kuris turėtų įtakos baterijos veikimo laikui (dėl reikalingo aukštesnio apšvietimo lygio), jis yra 10 kartų brangesnis už stiklą, jo gamyba užima daug daugiau laiko, yra 1,6 karto sunkesnė ir yra mažiau atspari įtrūkimai. Žinoma, „Corning“ yra daug investuota į „Gorilla Glass“ technologiją ir turi pagrindo pilti šaltą vandenį ant šios konkuruojančios medžiagos.
Su gamintojais, įskaitant Kyocera ir „Huawei“ naudodamiesi safyro ekranais, pamatysime, kaip gerai įrenginys atlaiko bendrą naudojimą. Pasakė „Huawei“ vykdytojai „Android Central“ „IFA 2014“ metu kompanija tikėjosi, kad telefonai su safyro ekranais kitais metais taps nauja niša. Tuo tarpu „Kyocera“ „Brigadier“, tvirtas ragelis, kurio ekrane buvo naudojamas safyras, po išsamių bandymų buvo vadinamas „beveik nesunaikinamu“. „Android Central“.
Kai safyro gamybos procesai taps rafinuotesni ir pigesni, galime pastebėti, kad daugiau gamintojų priima kristalą savo įrenginių konstrukcijose.
Antibakteriniai ekranai
Nors apie tai niekada negalvojame, mūsų išmaniųjų telefonų jutikliniuose ekranuose gali būti neįtikėtinai daug bakterijų iš daugybės aplinkų. Per pastaruosius kelerius metus išmaniųjų telefonų rinka tik sparčiai augo, todėl nebuvo daug tyrimų, kaip su tuo kovoti.
Jūsų išmaniojo telefono ekranas yra visiškai nešvarus, tačiau mokslas gali padėti.
Vokietijos universitetas atrinko 60 jutiklinių ekranų1 ir atrado nevalytą jutiklinį ekraną, kurio kvadratiniame centimetre vidutiniškai buvo 1,37 bakterijų kolonijas sudarančių vienetų. Tai iš tikrųjų nėra toks didelis, dydžiu mažesnis nei virtuvinės kempinės, tačiau kelis kartus didesnis nei ligoninės tualeto kėdė2. Nuvalius mikropluošto skudurėliu šis skaičius sumažėjo iki 0,22, o nuvalius alkoholio servetėlėmis - 0,06 - švaresnis nei tualeto kėdė po valymo plovikliu. Tyrėjai nustatė, kad didžioji dalis bakterijų atsirado iš žmogaus odos, burnos ir plaučių - nenuostabu, nes prietaisus laikome taip arti veido. Daugelis žmonių reguliariai nevalo savo išmaniųjų telefonų ekranų, todėl jutikliniai ekranai tikrai gali paskleisti mikrobus kitiems.
2014 m. Pradžioje „Corning“ CES pristatė savo antimikrobinį „Corning Gorilla Glass“ stiklą. Tai buvo pirmasis EPA registruotas antimikrobinis ekranas. Ekranas iš esmės yra padengtas plona sidabro jonų plėvele, pasižyminčia neįtikėtinomis antimikrobinėmis savybėmis ir pranešama, kad paviršiuje sunaikina 90% bakterijų, dumblių, pelėsių ir grybų. Sidabras buvo plačiai naudojamas ligoninėse dėl savo antimikrobinio poveikio, padedančio užkirsti kelią MRSA plitimui, ir iš tikrųjų jis buvo naudojamas gydant žaizdas Pirmajame pasauliniame kare, siekiant užkirsti kelią infekcijai.
Išmaniųjų telefonų ekranuose plonajai plėvelei reikalingo sidabro kiekis yra labai mažas, tačiau galiausiai jis sumažės ar gamintojai nori, ar jie pridėtų dolerių į savo įrenginio medžiagų sąskaitą, ar ne ne. Nepaisant to, kai sveikatos ir kūno rengybos funkcijos tampa pagrindine daugelio išmaniųjų telefonų dalimi, antibakteriniai ekranai gali būti dar vienas diferenciacijos taškas telefonų gamintojams.
Vaizdo kreditas: „Tactus“
Morfingo ekranai
„Tactus Technologies“, Kalifornijoje įsikūrusi įmonė, demonstruoja savo naujovišką morfišką jutiklinio ekrano technologiją. Kai jis yra ramybės būsenoje, jis atrodo kaip įprastas jutiklinis ekranas, tačiau suaktyvintas jis gali sukurti išsikišančių formų masyvą, atitinkantį tai, kas veikia įrenginyje. Jų parodytas pavyzdys yra įrenginys, kuriame klavišai išsikiša, kai ekrane rodoma minkšta klaviatūra, suteikiant vartotojui tam tikrą taktilinį grįžtamąjį ryšį.
Vartotojams nereikia spausti atskirų klavišų, tiesiog palietus juos bus užregistruotas klavišo paspaudimas. Tai įspūdinga technologija, kuri buvo kuriama kelerius metus, tačiau dar nebuvo įdiegta vartotojų įrenginyje. Gamintojams atsisakius aparatinės klaviatūros, nes jie kuria plonesnių įrenginių dizainą, „Tactus“ gali būti tai, ko ieško aparatinės klaviatūros gerbėjai.
Interaktyvios hologramos
Šių metų ACM simpoziume apie vartotojo sąsajos programinę įrangą ir technologijas Tokijo universitetas pristatė savo prototipo ekraną pavadinimu „HaptoMime“.3. Tai sąveikos ore sistema, veikianti kaip plaukiojantis jutiklinis ekranas, kuris gali stimuliuoti jūsų pirštų galiukus naudodamas ultragarsą, kad gautų lytėjimo atsiliepimą. Naudojant vaizdo plokštę, vaizdas ekrane paverčiamas plaukiojančia holograma. Kai sistema aptiks vartotoją, „liečiantį“ hologramą, ultragarso fazės matricos keitiklis sukels jausmą vartotojo piršto galiuke.
Ši technologija veikia ne tik su hologramomis, bet ir su 3D ekranais. Tai priartina mus prie Tony Starko stiliaus sąveikos su mūsų skaitmeniniais prietaisais. Tai tikriausiai niekada nebus įmontuota išmaniajame telefone, tačiau gali būti, kad ateityje tai gali būti sugrūsti į planšetinį kompiuterį.
Išmaniųjų telefonų technologijų ateitis - ar mes jau čia?
Dar 2008 m. Vasario mėn., Likus 7 mėnesiams iki pirminio „Android“ išleidimo, „Nokia“ pristatė koncepcinį telefoną - „Nokia Morph“. „Nokia“ tyrimų centras ir Kembridžo universiteto Nanomokslų centras bendradarbiavo kurdami šį projektą koncepcinis telefonas, kuris, jų manymu, yra išmaniųjų telefonų ateitis, daugiausia dėmesio skiriant nanotechnologinėms programoms nešiojamuose įrenginiuose prietaisai.
Kaip „Nokia“ ateities mobiliųjų technologijų vizija palyginama su tuo, ką turime šiandien?
Įrenginyje buvo:
- Lenkiamas, permatomas prietaisas
- Savaime išsivalantis paviršius
- 3D išsikišęs paviršius (pvz., „Tactus“ ekranas)
- Saulės įkrovimas naudojant „nanograss“ technologiją
- Daugybė integruotų jutiklių, skirtų nustatyti tokius veiksnius kaip oro tarša ir higiena
„Nokia“ prognozavo, kad tokios technologijos bus galima iki 2015 m, tai kiek pažengė mokslas, leidžiantis tokias funkcijas naudoti įrenginyje? Pirmuose dviejuose šios serijos straipsniuose pamatėme, kaip LG sukūrė permatomą sulenkiamą OLED ekraną ir yra du kandidatai į sulankstomas ličio baterijas - ličio keramika ir ličio polimeras su lanksčiomis komponentai. Mes dar neturime savaime išsivalančių paviršių, tačiau buvo įdėta daug pastangų, kad būtų sukurta geresnė oleofobinė stiklo danga, kad būtų išvengta riebių dėmių nuo mūsų prietaisų. Dabartiniai „nanokailio“ prototipai yra jautrūs dangų trynimui dėl bendros trinties mūsų kišenėse.
Vaizdo kreditas: Masačusetso universitetas, Stanfordo universitetas
Dviejų JAV universitetų bendradarbiavimas neseniai paskelbė nanograss tyrimų proveržį4. Naudodami grafeno lakštą, jie sugebėjo tankiai išdėstyti stulpelius iš labai efektyvios fotoelektrinės medžiagos - medžiagos, kuri paverčia šviesą elektros energija. Nanogrąžų struktūra labai padidina paviršiaus, kuris liečiasi su saulės spinduliais, plotą, padidinant efektyvumą 33%, palyginti su plonos plėvelės saulės baterijomis.
Vaizdo kreditas: „Tzoa“
Galiausiai, apie numatomus „Nokia“ taršos ir higienos jutiklius. Gruodžio pradžioje pasirodė „Kickstarter“ puslapis, kuriame rasite įrenginį, vadinamą „Tzoa“, pasak puslapio, tai pirmasis nešiojamas matuojantis oro taršą artimiausioje aplinkoje. Jis jungiasi tiesiai prie jūsų išmaniojo telefono, siunčiant duomenis apie oro taršą ir UV spindulius. Zondas neaptinka ore esančios cheminės taršos, bet iš tikrųjų aptinka ore esančių dalelių, kurios taip pat kelia grėsmę mūsų sveikatai.
Taip pat turėtume paminėti „Samsung“ „Galaxy Note 4“, kuris 2014 m. pabaigoje tapo pirmuoju pagrindiniu išmaniuoju telefonu, pristatytu su UV šviesos jutikliu.
Vaizdo kreditas: „Caltech“
Stebėtinai daug futuristinių dalykų jau yra su mumis - tiek laboratorijoje, tiek įrenginiuose, kuriuos naudojame.
Dar 2011 m. Buvo paskelbtas dokumentas apie mažą be lęšių platformą, skirtą analizuoti mikroorganizmus. Jis buvo vadinamas „ePetri“ lėkštu ir buvo skirtas dirbti su silicio mikroschema5. (Jis pavadintas pagal „Petri“ lėkštę - įprastą mikrobų auginimo metodą, kad juos būtų galima analizuoti.) „EPetri“ lėkštei nereikia didelės įrangos. ir daug darbo reikalaujančius procesus, kultūra tiesiog dedama į vaizdo mikroschemą, apšviestą išmaniojo telefono ekranu, ir agregatas dedamas į inkubatorius. Duomenis galima pasiekti nuotoliniu būdu per nešiojamąjį kompiuterį ar kitą išmanųjį telefoną, leidžiant vartotojui priartinti ir analizuoti atskiras mikrobų ląsteles. Technologija yra labai specializuota ir vis dar toli nuo „Nokia Morph“ koncepcijų, tačiau tai tikrai yra žingsnis arčiau.
Šiuo metu mes sukūrėme daugybę technologijų, kurios, „Nokia“ ir Kembridžo universiteto prognozėmis, turėjo būti prieinamos iki 2015 m. Koncepcija vis dar yra labai futuristinė, tačiau ji yra geras įkvėpimo šaltinis tiems, kurie kuria išmaniųjų telefonų technologijas ateičiai.
Kas žino, dar po septynerių metų galbūt pamatysime prietaisą, panašų į „Nokia Morph“, galbūt su technologijomis, kurių dar neturime įsivaizduoti.
Ačiū Erikui iš „Evolutive Labs“, kad išmokė mane apie grūdintą stiklą!
M. Egertas, K. Späth, K. Weik, H. Kunzelmannas, C. Ragas, M. Kohlas ir F. Palaiminimas, bakterijos išmaniųjų telefonų jutikliniuose ekranuose Vokietijos universiteto aplinkoje ir dviejų įvertinimas populiarūs valymo būdai, naudojant prekyboje esančias valymo priemones, „Folia Microbiologica“, 2014: p. 1-6. ↩
A. Hambraeus ir A.S. Malmborgas, Ligoninių tualetų dezinfekcija arba valymas - įvairių procedūrų įvertinimas, Journal of Hospital Infection, 1980. 1 straipsnio 2 dalis: p. 159-163. ↩
Y. Monnai, K. Hasegawa, M. Fujiwara, K. Yoshino, S. Inoue ir H. Šinoda. 2014 m., ACM: Honolulu, Havajai, JAV. p. 663-667. ↩
Y. Zhangas, Y. Diao, H. Lee, T.J. Mirabito, R. W. Johnsonas, E. Puodziukynaite, Dž. Jonas, K.R. Carteris, T. Emrickas, S.C.B. Mannsfeldas ir A. L. Briseno, vidiniai ir išoriniai parametrai organinių vienkristalių nanopilarų augimui kontroliuoti fotoelektroje, „Nano Letters“, 2014 m. 14 (10): p. 5547-5554. ↩
G. Zheng, S.A. Lee, Y. Antebi, M.B. Elowitzas ir C. Yang, „ePetri“ lėkštė, lustinių ląstelių vaizdavimo platforma, pagrįsta pikselių perspektyvine plačia mikroskopija (SPSM), Nacionalinės mokslų akademijos darbai, 2011. 108 (41): p. 16889-16894. ↩
Tai geriausios belaidės ausinės, kurias galite įsigyti už kiekvieną kainą!
Geriausios belaidės ausinės yra patogios, puikiai skamba, nekainuoja per daug ir lengvai telpa kišenėje.
Viskas, ką reikia žinoti apie PS5: išleidimo data, kaina ir dar daugiau.
„Sony“ oficialiai patvirtino, kad dirba su „PlayStation 5“. Čia yra viskas, ką iki šiol apie tai žinome.
„Nokia“ išleidžia du naujus biudžetinius „Android One“ telefonus, kurių kaina mažesnė nei 200 USD.
„Nokia 2.4“ ir „Nokia 3.4“ yra naujausi „HMD Global“ biudžetinių išmaniųjų telefonų asortimento papildymai. Kadangi jie abu yra „Android One“ įrenginiai, garantuojama, kad jie gaus du pagrindinius OS atnaujinimus ir įprastus saugos atnaujinimus iki trejų metų.
Apsaugokite savo namus šiais „SmartThings“ skambučiais ir spynomis.
Vienas geriausių „SmartThings“ dalykų yra tai, kad sistemoje galite naudoti daugybę kitų trečiųjų šalių įrenginių, įskaitant durų skambučius ir spynas. Kadangi visi jie iš esmės turi tą patį „SmartThings“ palaikymą, mes sutelkėme dėmesį į tai, kurie įrenginiai turi geriausias specifikacijas ir gudrybes, kad pateisintų jų įtraukimą į „SmartThings“ arsenalą.