Makale

Akıllı Telefon Fütürolojisi: Akıllı telefon camının arkasındaki bilim

Parçalanmış ekran

Smartphone Futurology'ye hoş geldiniz. Bu yeni bilim dolu makaleler dizisinde, Mobil Milletler konuk katılımcı Shen Ye, telefonlarımızda kullanılan mevcut teknolojilerin yanı sıra laboratuvarda hala geliştirilmekte olan en son teknolojilerin üzerinden geçiyor. Gelecekteki tartışmaların çoğu bilimsel temellere dayandığından, ileride epeyce bilim var. çok fazla teknik jargona sahip kağıtlar, ancak her şeyi basit ve basit tutmaya çalıştık. mümkün. Telefonunuzun cesaretinin nasıl çalıştığını daha derinlemesine incelemek istiyorsanız, bu seri tam size göre.

Bu, akıllı telefon teknolojisinin geleceği hakkındaki dizimizin - şimdilik - son bölümüdür. Bu hafta, akıllı telefon yapım kalitesinin gerçekten önemli bir alanının arkasındaki bilimi ele alacağız - dokunmatik ekranın camı. Ve seriyi tamamlarken, mobil teknolojinin mevcut durumunun neredeyse on yıl önce yapılan tahminlere kıyasla nasıl olduğunu da göreceğiz. Daha fazlasını öğrenmek için okumaya devam edin.

Verizon, Pixel 4a'yı yeni Sınırsız hatlarda ayda sadece 10 ABD doları karşılığında sunuyor

Yazar hakkında

Shen Ye bir Android geliştiricisi ve Bristol Üniversitesi'nden Kimya alanında MSci mezunudur. Onu Twitter'da yakala @shen ve Google+ + ShenYe.

Bu dizide daha fazlası

Smartphone Futurology serimizin ilk üç taksitini kontrol ettiğinizden emin olun. pil teknolojisinin geleceği, akıllı telefon görüntüleme teknolojisi ve işlemciler ve bellek.

Güçlendirilmiş cam

Parçalanmış ekran

Milyonlarca dolar her yıl ekran onarımlarına harcanıyor ve kullanıcıların bir kısmı onarımlara para harcamak yerine kırık ekranlarıyla yaşamaya karar veriyor. 2014'ün neredeyse tüm amiral gemisi telefonları Gorilla Glass 3 by Corning'i kullandı, ancak bazıları bunun yerine genel sertleştirilmiş camı tercih etti. Modern sertleştirilmiş cam, sıradan cama kıyasla malzemenin gücünü artıran çoklu termal ve kimyasal işlemlerin sonucudur.

Bir cam tabakanın yüzeyine mikroskop altında bakarsanız, küçük kusurlar ve mikro çatlaklarla dolu olduğunu göreceksiniz. Bu kusurlar cam yapar Gerçekten mi kırılmaya duyarlı. Yeterli gerilim uygulanırsa, bu çatlaklar yayılabilir, kırılabilir ve kırık bir cam tabakasına neden olabilir. 2 yaprak kağıt hayal ederseniz, biri mükemmeldir ve birinin ortasında küçük bir yırtık vardır. Kağıt yapraklarının kenarlarından çekerseniz, küçük yırtık olan sayfanın yırtılması için önemli ölçüde daha az kuvvet gerekir. Şimdi, küçük yırtığın kağıt yaprağının kenarında olup olmadığını, ilerlemesi ve sonunda kağıdı ikiye katlaması için daha az kuvvet gerektiğini hayal edin. Stres, kenarlarda çok kolay ve keskin köşelerde daha da artabilir; bu nedenle uçakların yuvarlatılmış köşeli pencereleri olması gerekir.

Normal cam aslında küçük kusurlar ve çatlaklarla doludur - sertleştirilmiş cam bunları çeşitli farklı teknikler kullanarak kapatır.

Gorilla Glass, "alkali-alüminosilikat cam" olarak bilinen sertleştirilmiş bir cam türüdür. Akıllı telefonlar için sertleştirilmiş camda bilinen en iyi markadır ve popüler Android ve Windows telefonlarında Samsung Galaxy S5, HTC One M8ve birçok Lumia cep telefonu. Termal işlemler, camın dış yüzeyinde bir sıkıştırma kuvvetine neden olan camı temperler. Bu, bu mikro çatlakların bir kısmını kapatarak camı sertleştirir, ama aynı zamanda camı daha güvenli hale getirir - eğer cam kırılırsa, büyük tehlikeli parçalar yerine küçük parçalara ayrılır. Prince Rupert'ın düşüşü). Tavlamanın yanı sıra, "iyon değişimi" olarak bilinen kimyasal bir işlem de malzemeyi sertleştirir.

Cam, üretim sürecinden çok miktarda sodyum içerir. Sıcak erimiş potasyum banyosuna daldırıldığında, potasyum iyonları cama geçer ve sodyum iyonlarının yerini alır. Potasyum sodyumdan daha büyüktür ve bu aynı zamanda camın yüzeyinde camı sertleştiren - tavlama gibi - sıkıştırma kuvvetine neden olur.

Sertleştirilmiş cam son derece zordur. Sertliği sınıflandırmanın kabul edilen yöntemi "Vicker's sertlik testi" ni kullanmaktır. Gorilla Glass 3 çoğu metalden daha serttir ve muhtemelen telefonunuzun yüzeyindeki en sert malzemedir. Telefonunuzu madeni paralarınız ve anahtarlarınızla aynı cebe koymak ekranınızın çizilmesine neden olmazken, kasa muhtemelen bazı hasar işaretleri alır. Bir göz atmak yayınlanan özellikler Gorilla Glass'ın farklı sertlik türlerini tanımlayan birkaç derecelendirme vardır.

  • Young Modülü - bir malzemenin esnekliğini tanımlar. Daha yüksek sayı, malzemenin daha sert olduğu anlamına gelir, ancak bunun yan etkisi kırılganlığın artmasıdır.
  • Poisson Oranı - malzemenin çekildiğinde veya itildiğinde oluşan eksenel gerilimi. Bir parça ciklet gerdiğinizi hayal edin - ortası daha ince hale gelecektir.
  • Kesme Modülü - malzemenin, çatlakların oluşmasını önlemek açısından çok önemli bir faktör olan kesmeye tepkisini tanımlar.
  • Kırılma Tokluğu - malzemenin çatlak yayılmasına karşı direncinin ölçümü.

Yukarıdaki değerleri karşılaştırırken Gorilla Glass 3 ve yakın zamanda duyurulan Gorilla Glass 4büyük fark, Young modülünün daha düşük olması, dolayısıyla daha az kırılgan olması gerekir. Bununla birlikte, Kimyasal Güçlendirme bölümü, 40 µm'den 90 µm'ye kadar derinlik katmanının iki katından fazlasını ortaya çıkarmaktadır. Bu, daha kalın sıkıştırılmış yüzey katmanıyla GG4'ün çatlama ve çatlak yayılmasına karşı direncini büyük ölçüde artırır. Aşağıdaki resim, Gorilla Glass 3 ve 4 arasındaki hasar direncini karşılaştıran kesitleri göstermektedir:

Corning diyagramı Resim kredisi: Corning

Bununla birlikte, bir ekran koruyucu kullanırsanız, farklılıklar daha az önemli hale gelir. Ekran koruyucular, tek bir noktada önemli stres oluşumunu kırılmaya neden olacak kadar önlemeye yetecek kadar herhangi bir darbe stresinin yayılmasına yardımcı olur. Camı ne kadar sertleştirseniz de, tüm bu doğal kusurları tamamen ortadan kaldıramazsınız, bu yüzden bazı üreticiler safir gibi daha egzotik malzemeleri düşünmeye başlıyor.

Huawei Ascend P7 Sapphire Sürümü

Sentetik safir

Geçen yıl, iphone 6 sertleştirilmiş cam yerine sentetik safirden yapılmış bir ekrana sahip olacaktı. Açıktır ki, tüm tabaka kristal safirden (çok kırılgan olacaktır) değil, malzemeye biraz esneklik sağlayan safir bir kompozitten yapılacaktır. Geleneksel imalat yöntemleri, yüzeyde ince bir kristal safir tabakası oluşturan, üzerine alüminyum oksidin biriktirildiği bir alt tabaka olarak ince bir cam tabakasının kullanılmasını içerir. Safir, geleneksel sertleştirilmiş cama göre çarpıcı biçimde daha yüksek bir Vicker sertliğine sahiptir, bu da onu çizilmeye karşı daha dirençli hale getirir.

Safir ekranlar, sertleştirilmiş camdan çok daha serttir ...

Bununla birlikte, safir ekran üretim maliyeti, sertleştirilmiş camdan çok daha yüksektir, bu nedenle nadiren cihaz ekranları için kullanılır ve zaman zaman akıllı telefon kameraları için lens kapağı olarak kullanılır, örneğin son iPhone modellerinde. Bununla birlikte, süreçler daha optimize hale geldikçe safir üretiminin fiyatı kademeli olarak düştüğü için gelecekte daha ucuz safir ekranlar için umutlu olmak için nedenler var.

iphone 6 Piyasaya sürülmeden önce, iPhone 6'nın safir bir ekran kullandığı söylendi - gerçekte iyonla güçlendirilmiş cam kullanıyor.

... ancak üretim maliyetleri daha yüksek ve çözülmesi gereken başka teknik zorluklar var.

Yine de Corning'in yöneticisine göre, safirin iyileştirilmiş sertliği dezavantajlarından ağır basmıyor. Pil ömrünü etkileyecek daha düşük ışık geçirgenliğine sahiptir (daha yüksek arka ışık seviyeleri gerektiğinden), camdan 10 kat daha pahalıdır, üretimi çok daha uzun sürer, 1,6 kat daha ağırdır ve daha az dayanıklıdır çatlama. Elbette Corning, Gorilla Glass teknolojisine yoğun bir şekilde yatırım yapıyor ve bu rakip malzemeye soğuk su dökmek için nedenleri var.

Dahil olmak üzere üreticilerle Kyocera ve safir ekran kullanan Huawei, cihazın genel kullanıma ne kadar dayanıklı olduğunu göreceğiz. Huawei yöneticileri söyledi Android Central IFA 2014'te şirketin safir ekranlı telefonların önümüzdeki yıl yükselen bir niş haline gelmesini beklediğini söyledi. Bu arada, Kyocera's Brigadier, ekranında safir kullanan sağlam bir telefon, kapsamlı testlerden sonra "neredeyse yok edilemez" olarak adlandırıldı. Android Central.

Safir üretim süreçleri daha rafine ve daha ucuz hale geldiğinde, daha fazla üreticinin cihaz yapılarında kristali benimsediğini görebiliriz.

Om nom nom

Antibakteriyel Ekranlar

Asla düşünmemize rağmen, akıllı telefon dokunmatik ekranlarımız çok sayıda ortamdan inanılmaz miktarda bakteri taşıyabilir. Akıllı telefon pazarı sadece son birkaç yılda hızla büyürken, bununla nasıl mücadele edileceğine dair pek fazla araştırma yapılmadı.

Akıllı telefon ekranınız kesinlikle kirli - ancak bilim yardımcı olabilir.

60 dokunmatik ekranı örnekleyen bir Alman üniversitesi1 ve temizlenmemiş bir dokunmatik ekranın santimetre kare başına ortalama 1.37 bakteri koloni oluşturan birim içerdiğini keşfetti. Bu aslında o kadar yüksek değil, bir mutfak süngerinden daha düşük büyüklükte, ancak hastane klozet koltuğundan birkaç kat daha yüksek2. Mikrofiber bezle temizlendikten sonra bu sayı 0.22'ye, alkollü mendil ile temizlendikten sonra klozet yerine deterjanla temizlendikten sonra 0.06'ya düşürülmüştür. Araştırmacılar, bakterilerin çoğunun insan derisinden, ağzından ve akciğerlerinden geldiğini belirlediler - bu şaşırtıcı değil çünkü cihazlarımızı yüzümüze çok yakın tutuyoruz. Çoğu insan akıllı telefon ekranlarını düzenli olarak temizlemez, bu nedenle dokunmatik ekranlar kesinlikle mikropları başkalarına yayma potansiyeline sahiptir.

2014'ün başlarında, Corning, CES'te Antimikrobiyal Corning Gorilla Glass'ını tanıttı. EPA tescilli ilk antimikrobiyal ekran camıydı. Ekran esasen, inanılmaz antimikrobiyal özelliklere sahip olan ve yüzeydeki bakteri, yosun, küf ve mantarların% 90'ını öldürdüğü bildirilen ince bir gümüş iyon filmi ile kaplanmıştır. Gümüş, antimikrobiyal etkisi nedeniyle hastanelerde yaygın olarak kullanılmıştır, MRSA'nın yayılmasını önlemeye yardımcı olmuştur ve aslında 1. Dünya Savaşı'nda enfeksiyonu önlemek için pansuman yaralarında kullanılmıştır.

Akıllı telefon ekranlarındaki ince film için gereken gümüş miktarı çok düşüktür, ancak sonuçta cihazlarının malzeme listesine ek dolar isteyip istemedikleri konusunda üreticilere bağlı olun veya değil. Bununla birlikte, sağlık ve fitness özelliklerinin birçok akıllı telefonun merkezi bir parçası haline gelmesiyle, antibakteriyel ekranlar telefon üreticileri için başka bir farklılaşma noktası oluşturabilir.

Tactus görüntüsü Resim kredisi: Tactus

Morphing Ekranları

California'da bir girişim olan Tactus Technologies, yenilikçi geçiş yapan dokunmatik ekran teknolojisini sergiliyor. Dinlenme durumundayken sıradan bir dokunmatik ekran gibi görünür, ancak etkinleştirildiğinde cihazda çalışana karşılık gelen bir dizi çıkıntılı şekil oluşturabilir. Gösterdikleri örnek, yumuşak klavye ekranda gösterilirken tuşların çıkıntı yaparak kullanıcıya bazı dokunsal geri bildirimler sağladığı bir cihazdır.

Kullanıcıların tek tek tuşlara basmasına gerek yoktur, sadece dokunmak tuşa basma işlemini kaydedecektir. Birkaç yıldır geliştirilmiş, ancak henüz bir tüketici cihazında uygulanacak etkileyici bir teknolojidir. Donanım klavyeleri, daha ince aygıt tasarımlarını sürdüren üreticiler tarafından terk edilirken, Tactus, donanım klavyesi hayranlarının aradığı şey olabilir.

Etkileşimli Hologramlar

Bu yıl ACM Kullanıcı Arayüzü Yazılım ve Teknolojisi Sempozyumunda Tokyo Üniversitesi HaptoMime adlı prototip görüntüsünü açıkladı.3. Dokunsal geri bildirim sağlamak için ultrason kullanarak parmak uçlarınızı uyarabilen yüzen bir dokunmatik ekran gibi davranan bir havada etkileşim sistemidir. Bir görüntüleme plakası kullanılarak, ekrandaki bir görüntü yüzen bir holograma dönüştürülür. Sistem kullanıcının holograma "dokunduğunu" algıladığında, ultrasonik aşamalı dizi dönüştürücü kullanıcının parmak ucunda bir his yaratacaktır.

Teknoloji yalnızca hologramlarla değil, aynı zamanda 3D ekranlarla da çalışır. Dijital cihazlarımızla Tony Stark tarzı etkileşimlere bizi bir adım daha yaklaştırıyor. Bu muhtemelen bir akıllı telefona asla takılmayacak, ancak gelecekte bir noktada tablet benzeri bir cihaza sığması mümkündür.

Akıllı telefon teknolojisinin geleceği - Henüz orada mıyız?

Şubat 2008'de, Android'in ilk sürümünden 7 ay önce, Nokia bir konsept telefon olan Nokia Morph'u tanıttı. Nokia Araştırma Merkezi ve Cambridge Üniversitesi Nanobilim Merkezi bu projede işbirliği yaparak bir akıllı telefonların geleceği olduğuna inandıkları, taşınabilir bilgisayarlarda nanoteknolojik uygulamalara odaklanan konsept telefon cihazlar.

Nokia'nın gelecekteki mobil teknoloji vizyonu bugün sahip olduğumuzla nasıl karşılaştırılır?

Cihazın özellikleri:

  • Bükülebilir, yarı saydam cihaz
  • Kendi kendini temizleyen yüzey
  • 3D çıkıntılı yüzey (Tactus ekranı gibi)
  • "Nanograss" teknolojisi ile güneş enerjisi şarjı
  • Hava kirliliği ve hijyen gibi faktörleri algılamak için çok sayıda entegre sensör

Nokia, bu tür teknolojilerin 2015'e kadar mevcut, bilim bir cihazda bu tür özelliklere izin vermek için ne kadar ilerledi? Bu serinin ilk iki makalesinde, LG'nin yarı saydam bükülebilir bir OLED ekranı nasıl yarattığını gördük ve bükülebilir lityum piller için iki aday vardır - lityum seramik ve esnek lityum polimer bileşenleri. Henüz kendi kendini temizleyen yüzeylerimiz yok, ancak yağlı lekeleri cihazlarımızdan uzak tutmaya yardımcı olmak için cam için daha iyi oleofobik kaplama geliştirmek için büyük çaba sarf edildi. Mevcut "nanofur" prototipleri, kaplamaların ceplerimizdeki genel sürtünmeyle silinmesine karşı hassastır.

Diyagram Resim kredisi: Massachusetts Üniversitesi, Stanford Üniversitesi

Nanograss araştırmalarında bir atılım, ABD'deki iki üniversite arasındaki bir işbirliği ile yakın zamanda yayınlandı.4. Bir grafen tabakası kullanarak, ışığı elektrik enerjisine dönüştüren yüksek verimli fotovoltaik malzeme sütunlarını yoğun bir şekilde yerleştirebildiler. Nanograssın yapısı, güneş ışığı ile temas eden yüzey alanını büyük ölçüde artırarak, ince film güneş panellerine göre verimliliği% 33 artırıyor.

Diyagram Resim kredisi: Tzoa

Son olarak, Nokia'nın öngörülen kirlilik ve hijyen sensörlerine. Aralık ayının başlarında Tzoa adlı bir cihaz için bir Kickstarter sayfası açıldı, sayfaya göre yakın çevredeki hava kirliliğini ölçen ilk giyilebilir cihaz. Doğrudan akıllı telefonunuza bağlanarak hem hava kirliliği verilerini hem de UV maruziyet verilerini gönderir. Prob, havadaki kimyasal kirliliği algılamaz, ancak aslında havadaki partikül maddeyi algılar ve bu da sağlığımıza tehdit oluşturur.

Ve ayrıca bahsetmeliyiz Samsung Galaxy Note 4, 2014 yılının sonlarında bir UV ışık sensörüyle birlikte gönderilen ilk yaygın akıllı telefon oldu.

ePetri Resim kredisi: Caltech

İster laboratuvarda ister kullandığımız cihazlarda olsun, şaşırtıcı miktarda fütüristik şey zaten yanımızda.

2011 yılında, mikroorganizmaları analiz etmek için küçük lenssiz platform hakkında bir makale yayınlandı. EPetri çanağı olarak adlandırıldı ve bir silikon çip üzerinde çalışmak üzere tasarlandı5. (Mikropların analiz edilebilmesi için kültürlenmesi için geleneksel yöntem olan Petri kabından sonra adlandırılmıştır.) EPetri kabı büyük ekipman gerektirmez. ve yoğun emek gerektiren süreçlerde, kültür basitçe akıllı telefon ekranıyla aydınlatılan bir görüntü çipine yerleştirilir ve düzenek bir kuluçka makinesi. Verilere bir dizüstü bilgisayar veya başka bir akıllı telefon aracılığıyla uzaktan erişilebilir, bu da kullanıcının tek tek mikrobiyal hücreleri yakınlaştırmasına ve analiz etmesine olanak tanır. Teknoloji çok özelleşmiş ve Nokia Morph konseptlerinden hala çok uzak, ancak kesinlikle bir adım daha yakın.

Şu anda, Nokia ve Cambridge Üniversitesi'nin 2015 yılına kadar kullanıma sunulacağını öngördüğü birçok teknolojiyi geliştirdik. Konsept hala çok fütüristik, ancak gelecek için akıllı telefon teknolojilerini geliştirenler için iyi bir ilham kaynağı görevi görüyor.

Kim bilir, yedi yıl sonra belki Nokia Morph'a benzer, belki de henüz hayal etmediğimiz teknolojilere sahip bir cihaz göreceğiz.

Bana sertleştirilmiş camı öğrettiği için Evolutive Labs'tan Eric'e teşekkürler!

  1. M. Egert, K. Späth, K. Weik, H. Kunzelmann, C. Boynuz, M. Kohl ve F. Blessing, Bakteriler bir Alman üniversitesi ortamında akıllı telefon dokunmatik ekranlarında ve ikisinin değerlendirilmesi ticari olarak temin edilebilen temizlik ürünlerini kullanan popüler temizleme yöntemleri, Folia Microbiologica, 2014: s. 1-6.

  2. A. Hambraeus ve A.S. Malmborg, Hastane tuvaletlerinin dezenfeksiyonu veya temizliği - farklı rutinlerin bir değerlendirmesi, Journal of Hospital Infection, 1980. 1 (2): s. 159-163.

  3. Y. Monnai, K. Hasegawa, M. Fujiwara, K. Yoshino, S. Inoue ve H. Shinoda. 2014, ACM: Honolulu, Hawaii, ABD. s. 663-667.

  4. Y. Zhang, Y. Diao, H. Lee, T.J. Mirabito, R.W. Johnson, E. Puodziukynait, J. John, K.R. Carter, T. Emrick, S.C.B. Mannsfeld ve A.L. Briseno, Fotovoltaiklerde Organik Tek Kristalli Nanopillerin Büyümesini Kontrol Etmek İçin İçsel ve Dışsal Parametreler, Nano Mektupları, 2014. 14 (10): p. 5547-5554.

  5. G. Zheng, S.A. Lee, Y. Antebi, M.B. Elowitz ve C. Yang, The ePetri çanağı, alt piksel perspektifli süpürme mikroskobuna (SPSM) dayalı bir çip üzerinde hücre görüntüleme platformu, Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri, 2011. 108 (41): p. 16889-16894.

Bunlar, her fiyata satın alabileceğiniz en iyi kablosuz kulaklıklardır!
Kordonu kesmenin zamanı geldi!

Bunlar, her fiyata satın alabileceğiniz en iyi kablosuz kulaklıklardır!

En iyi kablosuz kulaklıklar rahattır, harika ses çıkarır, çok pahalı değildir ve cebe kolayca sığar.

PS5 hakkında bilmeniz gereken her şey: Çıkış tarihi, fiyatı ve daha fazlası
Gelecek nesil

PS5 hakkında bilmeniz gereken her şey: Çıkış tarihi, fiyatı ve daha fazlası.

Sony, PlayStation 5 üzerinde çalıştığını resmen onayladı. Şimdiye kadar bildiğimiz her şey burada.

Nokia, 200 doların altında iki yeni bütçeye sahip Android One telefonunu piyasaya sürdü
Yeni Nokias

Nokia, 200 doların altında iki yeni bütçe Android One telefonunu piyasaya sürdü.

Nokia 2.4 ve Nokia 3.4, HMD Global'in bütçeye uygun akıllı telefon serisinin en son üyeleridir. Her ikisi de Android One cihazı olduklarından, üç yıla kadar iki büyük işletim sistemi güncellemesi ve düzenli güvenlik güncellemeleri almaları garanti edilir.

Bu SmartThings kapı zilleri ve kilitleriyle evinizi koruyun
Ding Dong - kapılar kilitli

Bu SmartThings kapı zilleri ve kilitleriyle evinizi koruyun.

SmartThings ile ilgili en iyi şeylerden biri, sisteminizde, kapı zilleri ve kilitler dahil bir dizi başka üçüncü taraf cihazı kullanabilmenizdir. Hepsi aynı SmartThings desteğini paylaştığından, hangi cihazların SmartThings cephaneliğinize eklenmesini haklı çıkarmak için en iyi özelliklere ve püf noktalarına sahip olduğuna odaklandık.

instagram story viewer