人們珍惜鉆石的美麗，以及它們向佩戴者傳達的地位和永久感，但是有一天這些最珍貴的寶石可能比填充訂婚戒指和周年紀念吊墜更具實用性：使智能手機顯示屏更耐刮擦，以免產(chǎn)生芯片或蜘蛛網(wǎng)狀的裂縫。
與從地殼深處開采的鉆石不同，鉆石顯示屏的鉆石是在AKHAN半導(dǎo)體的實驗室中生長，該公司正在研究如何使用合成鉆石來增強電子產(chǎn)品。到今年年底，AKHAN計劃開始生產(chǎn)涂有微米厚度金剛石的玻璃智能手機屏幕，該公司稱其將更耐刮擦，不易破碎。然而，該公司不會說哪些智能手機制造商可能會使用其Miraj鉆石玻璃，或者如何控制這些屏幕的成本。
無論AKHAN是否提供，使用鉆石解決智能手機屏幕破裂的普遍問題的想法都需要仔細審查。幾年前摩托羅拉的一項研究表明，近三分之一的美國手機用戶的屏幕都曾破裂過。合成鉆石屏幕將會比用于制造大多數(shù)智能手機顯示屏的康寧大猩猩玻璃甚至是Apple用于其Apple Watch顯示屏的藍寶石水晶更耐刮擦。
然而，盡管鉆石具有耐刮擦性和耐熱性，但同時也是是非常脆的材料。“如果你對它施加足夠的壓力，它會在最薄弱的平面上斷裂和裂開，”化學(xué)氣相沉積顧問吉姆巴特勒說，他曾在海軍研究實驗室擔(dān)任研究員38年。金剛石涂層也不一定能保護下面的玻璃屏幕免受液滴的影響，該液滴會在屏幕上或沿著其邊緣產(chǎn)生鈍力。
雖然涂有合成鉆石的屏幕預(yù)計比現(xiàn)有的智能手機屏幕更加防碎，但它們的實際強度完全取決于它們的制作方式。該過程被稱為化學(xué)氣相沉積 - 涉及用一層由氫 - 碳鍵構(gòu)成的細金剛石顆粒對基板(例如一塊玻璃)進行除塵。然后將涂有金剛石的玻璃放入具有氫氣和富含碳的氣體如甲烷的組合的腔室中。下一步是用熱量噴射碳氫化合物氣體混合物或使其經(jīng)受電磁場，直到它變成碳原子和帶正電的氫離子的等離子體。在這些條件下，金剛石顆粒的碳 - 氫鍵開始破裂。當金剛石顆粒中的氫原子被來自等離子體的碳原子取代時，形成連續(xù)的金剛石膜。由于溫度的變化或決定最終產(chǎn)品物理性質(zhì)的原始金剛石顆粒的尺寸，可以在該過程中引入結(jié)構(gòu)缺陷。制作更防碎的鉆石薄膜需要調(diào)整這些變量。
當金剛石碎片聚集在一起時，碳和氫之間的鍵以狂熱的速率形成或破壞，這將能量泵入金剛石膜并產(chǎn)生熱量。“生長鉆石的最佳溫度往往高于600攝氏度，并且根據(jù)情況，可能高達1200攝氏度，”巴特勒說。鉆石非常擅長散熱，在這種極端環(huán)境下可以很好地保持良好狀態(tài)。不幸的是，下面的玻璃開始在約550攝氏度下熔化。
AKHAN創(chuàng)始人Adam Khan聲稱他的公司可以在350攝氏度或更低的溫度下制造人造金剛石薄膜。巴特勒持懷疑態(tài)度，指出玻璃和它的金剛石涂層即使在那些溫度下也會有不同的反應(yīng)。“如果你要將鉆石放在某物上并且某些東西會經(jīng)歷溫度循環(huán)，那么涂層和基材之間就會產(chǎn)生應(yīng)力，”他說。這種應(yīng)力足以使石英裂開，石英比玻璃硬得多。他補充說，這一挑戰(zhàn)可以解決，“但這不是一個微不足道的問題。”
AKHAN解決此類問題的能力將決定鉆石能否應(yīng)用于智能手機屏幕。
