Kuna kokkupandavad ekraanid muutuvad õhemaks, ei saa klaasi optimeerida ainult õhukeseks
Ultra-õhukesest klaasist ehk UTG-st on saanud kokkupandavate kuvarite oluline substraat. Pärast äärmiselt väikese paksuseni vähendamist võib klaas painduda, säilitades samal ajal hea läbipaistvuse, pinna tasasuse ja puutetundlikkuse.
Mida õhemaks klaas aga muutub, seda tundlikum on see kriimustuste, lokaalse surve ja löökkahjustuste suhtes. Tilgad, korduv voltimine ja võõrosakeste rõhk võivad põhjustada mikroskoopiliste defektide järkjärgulist laienemist ja lõpuks pragude moodustumist.
Ultra-õhuke klaas vajab seetõttu tavaliselt täiendavat kaitsekihti. Tavalised polüetüleentereftalaat- ehk PET-kiled on küpsed ja suhteliselt kergesti töödeldavad, kuid sagedase voltimise korral võivad neil tekkida probleeme, nagu kortsumine, kihistumine ja pikaajalise optilise stabiilsuse vähenemine. Järgmise-põlvkonna kaitsematerjalid peavad tegema enamat kui lihtsalt katma klaasipinna. Need peavad pakkuma ka tugevdust, polsterdust ja kahjustuste kontrolli.
See on koht, kus polüuretaankatted võivad pakkuda uusi võimalusi.
Hiljuti avaldatud uuringEdusammud orgaaniliste katete vallastutvustas trifunktsionaalset polüeeteramiini-põhist polüuretaanakrülaadi ehk PEA, UV-kõvastuvat katet, mis on mõeldud otsekandmiseks üliõhukesele klaasile.
Katsetamisel läbis PEA{0}}kaetud ultra-õhuke klaas 200 000 sissepoole-voltimistsüklit 3 mm painderaadiusega ilma nähtava kortsumise või kattekihi kihistumiseta. Tugevama 1,5 mm painderaadiuse korral tekkis kattel stressivalgendus, kuid selle läbipaistvust sai taastada lühikese termilise töötlemisega.
Kuidas saavutada kõrge moodul ja kõrge tugevus samaaegselt?
Kokkupandavate ekraanide kaitsematerjalid seisavad silmitsi põhimõttelise vastuoluga. Kui materjal on liiga jäik, võib see voltimisel praguneda. Kui see on liiga pehme, ei pruugi see klaasi piisavalt toetada ning võib muutuda haavatavaks sissetungimise ja püsiva kortsumise suhtes.
Uuringus välja töötatud PEA vaik sünteesiti peamiselt hüdroksüetüülakrülaadist, isoforoondiisotsüanaadist ja polüeeteramiinist, millele järgnes UV-kõvastumine, et moodustada ristseotud võrk.
IPDI-st moodustatud jäigad segmendid pakuvad struktuurilist tuge, aidates parandada moodulit ja vastupidavust deformatsioonile. Painduvad polüeeteramiini ahelad neelavad ja hajutavad painutamise ja löögi ajal tekkivat energiat, vähendades lokaalset pingekontsentratsiooni. Need komponendid koos loovad tasakaalu jäikuse ja sitkuse vahel.
Katte optiline läbilaskvus oli 550 nm lainepikkusel üle 92%, saavutas umbes 2,18 GPa salvestusmooduli ja registreeris klaasisiirdetemperatuuri umbes 140 kraadi. Ligikaudu 40 μm paksune kattekiht suurendas üliõhukese klaasi pliiatsi-kukkumislöögi kõrgust 16 cm võrra.
Eriti tähelepanuväärne on muutus rikkerežiimis. Kui kaitsmata üliõhuke klaas puutub kokku löögiga, võivad sellel tekkida radiaalsed praod, mis levivad kiiresti üle pinna. Pärast PEA katte pealekandmist jäi kahjustus tõenäolisemalt lokaalseks süvendiks ilma pragude jätkuva levimiseta.
Seetõttu teeb kate enamat kui lisab veel ühe paksuse kihi. See muudab löögienergia kandumist alusklaasi.
Joonis 2. Skeem, mis näitab, kuidas polüuretaanakrülaatkate võib jaotada paindepinget üliõhukesele klaasstruktuurile. AI-loodud pilt; kihi paksused ei ole mõõtkavas.