A medida que las pantallas plegables se vuelven más delgadas, el vidrio no se puede optimizar solo para su delgadez
El vidrio ultra-delgado, o UTG, se ha convertido en un sustrato importante para las pantallas plegables. Después de reducirlo a un espesor extremadamente pequeño, el vidrio puede doblarse manteniendo buena transparencia, superficie plana y calidad táctil.
Sin embargo, cuanto más fino sea el cristal, más sensible será a los arañazos, a la presión localizada y a los daños por impacto. Las gotas, los pliegues repetidos y la presión de partículas extrañas pueden hacer que los defectos microscópicos se expandan gradualmente y eventualmente se conviertan en grietas.
Por lo tanto, el vidrio ultrafino normalmente requiere una capa protectora adicional. Las películas de tereftalato de polietileno convencional, o PET, son maduras y relativamente fáciles de procesar, pero con un plegado frecuente pueden encontrar problemas como arrugas, delaminación y disminución de la estabilidad óptica a largo plazo-. Los materiales protectores de próxima-generación deben hacer más que simplemente cubrir la superficie del vidrio. También deben proporcionar refuerzo, amortiguación y control de daños.
Aquí es donde los revestimientos de poliuretano pueden ofrecer nuevas posibilidades.
Un estudio reciente publicado enProgresos en recubrimientos orgánicospresentó un revestimiento trifuncional de acrilato de poliuretano a base de poliéteramina-, o PEUA, curable por UV-diseñado para su aplicación directa sobre vidrio ultra-delgado.
En las pruebas, el vidrio ultrafino-revestido con PEUA completó 200.000 ciclos de plegado hacia dentro-con un radio de curvatura de 3 mm sin arrugas visibles ni delaminación del revestimiento. Bajo el radio de curvatura más severo de 1,5 mm, el recubrimiento desarrolló un blanqueamiento por tensión, pero su transparencia pudo restaurarse mediante un breve tratamiento térmico.
¿Cómo se pueden lograr simultáneamente un alto módulo y una alta tenacidad?
Los materiales protectores para pantallas plegables se enfrentan a una contradicción fundamental. Si un material es demasiado rígido, puede agrietarse durante el plegado. Si es demasiado blando, es posible que no soporte el vidrio adecuadamente y puede volverse vulnerable a mellas y arrugas permanentes.
La resina PEUA desarrollada en el estudio se sintetizó principalmente a partir de acrilato de hidroxietilo, diisocianato de isoforona y polieteramina, seguido de curado UV para formar una red reticulada.
Los segmentos rígidos formados a partir de IPDI proporcionan soporte estructural, ayudando a mejorar el módulo y la resistencia a la deformación. Las cadenas flexibles de poliéteramina absorben y disipan la energía generada durante la flexión y el impacto, reduciendo la concentración de tensión localizada. Juntos, estos componentes crean un equilibrio entre rigidez y dureza.
El recubrimiento mantuvo una transmitancia óptica de más del 92 % a una longitud de onda de 550 nm, alcanzó un módulo de almacenamiento de aproximadamente 2,18 GPa y registró una temperatura de transición vítrea- de aproximadamente 140 grados. Una capa de recubrimiento de aproximadamente 40 μm de espesor aumentó la altura de falla por impacto de caída del lápiz-del vidrio ultrafino en 16 cm.
El cambio en el modo de fallo es particularmente notable. Cuando el vidrio ultrafino-sin protección se somete a un impacto, puede desarrollar grietas radiales que se extienden rápidamente por la superficie. Después de aplicar el recubrimiento PEUA, era más probable que el daño permaneciera como una hendidura localizada sin que la grieta se propagara continuamente.
Por lo tanto, el revestimiento hace más que añadir otra capa de espesor. Cambia la forma en que se transfiere la energía del impacto al vidrio subyacente.
Figura 2. Esquema que muestra cómo un recubrimiento de acrilato de poliuretano puede distribuir la tensión de flexión a través de una estructura de vidrio ultra-delgada. Imagen generada por IA-; Los espesores de las capas no están a escala.