Искусственный сапфир представляет собой отличный оптический материал для изготовления стекла. Сапфировые стекла стали одним из прорывов в стекольной промышленности и постепенно начинают завоевывать свою долю на рынке. О свойствах и области применения сапфиров рассказывает портал ОКНА МЕДИА.
Фото: Сапфировое стекло
Сапфировые стекла, изготовленные из синтетического сапфира, являются одними из наиболее устойчивых материалов к механическим повреждениям, высоким температурам и химическому воздействию, в отличие от обычного стекла.
Сапфир обладает особыми прочностными характеристиками, являясь очень твердым минералом, по своим свойствам уступая лишь алмазу. Синтетический монокристалл стал (сапфир) прорывной технологией, благодаря своим свойствам.
Свойства сапфира и метод производства
Открытый в 1902 году французским химиком Огюстом Вернейлем, искусственный сапфир начал завоевывать рынок. Это анизотропный кристаллический материал, который способен сохранять свою целостность даже в сложной физической среде.
Он имеет температуру плавления свыше 2000˚С, что делает его идеальным для применения при высоких температурах. Также синтетический монокристалл является химически инертным и легко выдерживает агрессивное химические вещества (например, промышленные газы). Кроме того, он способен передавать лучи видимого, ультрафиолетового и инфракрасного излучения, диапазон светопропускания которых составляет от 150 нм до 6,0 мкм, что намного шире, чем у большинства материалов. Это делает его идеальным материалом для окон, мобильных устройств (лучше передает сигнал), и особенно востребованным в военной и авиационной промышленности.
Фото: Прозрачное сапфировое стекло
Рост кристалла происходит из расплава оксида алюминия и осуществляется в печах в вакуумной среде при температуре плавления выше 2000˚С. Тщательный контроль и регулирование температурного режима позволяет выращивать монокристаллические сапфиры различной формы (стекло, пластины, цилиндры и т.д.). Полученные монокристаллические куски затем выкраиваются по форме, обрезаются и полируются до совершенства.
Высокая устойчивость к истиранию и царапинам (9 по шкале Мооса), широкий спектр передачи оптического света делает искусственный сапфир почти идеальным материалом для применения.
Практическое применение сапфировых стекол
Искусственный сапфир является отличным материалом для применения в различных сферах промышленности. Сапфировые стекла используются в гражданском и военном секторах авиации для того, чтобы облегчить посадку и взлет в ночное время и при плохой видимости (туман, дождь и т.д.). Сапфировое стекло используется в инфракрасных камерах на носу самолетов, которые анализируют расстояние от и до земли и обеспечивают маневренность авиалайнера. Также сапфировые стекла применяются и в наземных транспортных средствах в сочетании с несколькими слоями ламинированных стекол.
Высокие оптические, электрические, химические и механические свойства сапфировых стекол делают их идеальными для различного применения, зачастую благодаря своим характеристикам сапфировые стекла становятся единственным материалом для решения сложных задач инженерного проектирования.
Единственный в России завод «Монокристалл» - стартап, который появился благодаря поддержке РОСНАНО, активно занимается выращиванием искусственных сапфиров и поставкой сапфирового стекла на мировой рынок. Льготный кредит на разработку высокотехнологичного оборудования для производства искусственных монокристаллов больших размеров, позволит компании в будущем занять до 30% мирового рынка.
Доля сапфирового стекла интенсивно растет в последние годы, оно не заменит традиционное флоат-стекло, так как его размеры ограничены, но станет все больше применяться в различных отраслях промышленности, где необходимы повышенные требования к прочности и устойчивости стекла.
Если вы стоите перед выбором хороших часов, в том числе
спортивных, то наверняка заметили, что, среди прочих характеристик, производитель почти всегда указывает материал, из которого сделано стекло, защищающее дисплей.
Почему это так важно и какими бывают стекла?
Характеристики стекла напрямую зависят от того, из чего оно сделано. Выделяют три основных вида материала :
1. Пластиковое стекло или органическое стекло. Этот вариант является самым бюджетным и используется, как правило, в недорогих моделях часов.
У такого стекла есть ряд преимуществ:
- Оно легко гнется под любую форму часов
- Мало весит
- Его трудно разбить
- Низкая цена.
Однако, этот материал далеко не идеален, в первую очередь потому, что его очень легко поцарапать. Не обязательно при этом скрести по часам ножом - органическое стекло может помутнеть и «затереться» даже от обычного (но регулярного) контакта с одеждой. Разбить его действительно сложно в силу волокнистой структуры, однако оно довольно сильно подвержено механическим повреждениям, легко гнется и не выдерживает большого давления.
2. Минеральное стекло. У него еще есть два названия: “Искусственный хрусталь” или “Силикатное стекло”. Такое стеклоимеет средние характеристики по всем параметрам - цене, весу, износостойости и прочности. Его гораздо труднее поцарапать, чем пластикое, но при проще разбить. Минеральное стекло - самый популярный вариант среди производителей часов.
К минеральному стеклу относится и Gorilla Glass - довольно известный материал, который используется в Iphone, а также в часах некоторых брендов. Такое стекло является довольно прочным, однако, как подтвердит вам любой пользователь Iphone - его легко разбить и получить «паутинку» трещин по всему экрану. Так как площадь экрана часов намного меньше экрана смартфона, то разбить его очень сложно - за много лет работы со спортивныим часами мы не помним и пары таких случаев.
Минеральное стекло используется во многих моделях Suunto, например, в линейке Ambit (кроме часов с пометкой Sapphire, о них чуть ниже).
3.
И, наконец, сапфировое стекло
. Другое название этого материала - монокристаллический алюминий. Это не те же самые 
сапфиры, которые используются в ювелирных украшениях - это специально выращенные кристаллы оксида алюминия. Такой материал дороже в производстве, в обработке, но при этом поцарапать его можно только более твердым материалом (а таких очень, очень мало), например, алмазом. Сапфир является одним из самых сложных минералов, известных человеку. Он тверже стали, но более хрупкий по сравнению с алмазом. Химически усиленное стекло может быть превосходным материалом, но сапфир лучше с точки зрения твердости, прочности и стойкости. Сапфир в 4 раза более стойкий материал, чем упомянутый выше Gorilla Glass. По шкале твердости Мооса, используемой для измерения твердости минералов, сапфир набирает 9 из 10.
Кстати, телефоны компании Apple имеют один элемент, сделанный из сапфирового стекла - именно им защищена камера смартфона.
Именно сапфировое стекло используется в самых дорогих часах. Даже если ваши часы с сапфировым стеклом будут по наследству носить ваши внуки, вряд ли они увидят хоть одну царапину.
Так как и производство и обработка сапфирового стекла - дело трудоемкое и дорогое, цена у него соответствующая. Так что имейте в виду, что аналогичная модель часов, но спрятанная за сапфиром, будет стоить значительно дороже. Suunto использует сапфировое стекло в самых премиальных моделях своих часов, например, в новинке 2016 года
Есть также промежуточные, комбинированные варианты - например, минеральное стекло с сапфировым напылением . Такая технология позволяет повысить устойчивость к царапинам без существенного повышения цены.
Что же выбрать? Если вы хотите часы «на века» и планируете активно и долго их использовать - выбирайте сапфировые стекла! Как ни крути, это самый престижный и самый качественный вариант для большинства видов часов, несомненно прибавляющий баллов их владельцу.
Ищите долговечный вариант, но хотите сэкономить? Выбирайте часы с минеральным стеклом!
Хотите большую коллекцию ярких пласмассовых часов, покупаете простые спортивные часы с секундомером и отсечками или ищите первые часы для ребенка? Выбирайте пластик!
И большинству - что такое сапфиры. Красивые драгоценные камни, которые используются для изготовления ювелирных изделий. Ну а что же такое сапфировое стекло, для чего оно нужно и какое отношение имеет к минералам?
Различные виды
Существует три основные разновидности, используемые в современных условиях: плексиглас или, как его еще называют, пластиковое, а также минеральное и сапфировое стекла, хотя первое, по сути, им не является. На деле, конечно, типов гораздо больше, поскольку используются различные напыления, добавки и т. д. Без некоторой подготовки далеко не все смогут отличить одну разновидность от другой, но для специалиста и просто человека, имеющего некоторый опыт работы со стеклами, это не составит большого труда.
Основные свойства сапфирового стекла
Официально это вещество называется монокристаллический алюминий. Далеко не так красиво, правда? И на самом деле это вовсе не стекло, а кристалл. К сапфирам он имеет весьма посредственное отношение, ведь речь идет не о натуральных камнях, а тех, что получены в лабораторных условиях. Однако, это не умаляет прекрасных свойств этого материала.
Во-первых, он крайне износоустойчив. Его довольно сложно поцарапать чем-то, кроме алмаза, так что никакие потертости и помутнения ему не страшны. С одной стороны, это продлевает жизнь изделиям, но с другой - затрудняет обработку, а значит повышает стоимость производства. Во-вторых, этот материал обладает красивым глянцевым блеском и значительной прозрачностью. И, в-третьих, он очень хрупок. Как ни удивительно, но, как и алмазы, обладая огромной твердостью, сапфировое стекло легко разбивается, поэтому к изделиям с его использованием следует относиться бережно.
Применение
В первую очередь, несомненно, плексиглас, минеральное или сапфировое стекло используются в часовой промышленности для защиты циферблата. Но в ближайшее время говорят о том, что они также будут использоваться как покрытие экранов смартфонов, ноутбуков и других электронных устройств. Минеральная разновидность используется уже достаточно долго, а вот сапфировое стекло для часов и сенсорных устройств было разработано относительно недавно. Разумеется, по этому поводу уже ведутся патентные войны, а конкуренты спорят, какой же вид все-таки лучше. Итак, чем отличаются два наиболее распространенных материала, и какому отдать предпочтение?
Минеральное или сапфировое: сравнительная характеристика
Они значительно отличаются по цене, по свойствам и распространенности. Свои достоинства и недостатки есть у обеих разновидностей. И тем не менее сапфировое стекло на часах стало, скорее, символом статуса, чем необходимостью, в то время как минеральное кажется уделом среднего класса. Так ли это на самом деле?
Сапфировое стекло тверже. Обычно по школе Мооса ему присваивается значение 9, в то время как минеральное довольствуется показателем в 6,5. Это значит, что любые металлические ключи могут его повредить. С другой стороны, сапфировое напыление может предотвратить эту проблему.
Менее хрупкое. К сожалению, сапфировый кристалл очень легко разбить, поэтому бить молотком по циферблату часов не стоит. Последние же разработки и усовершенствования минерального стекла показали, что разрушить его в 2,5 раза сложнее.
Сапфировый кристалл толще и тяжелее. Для часов это не имеет серьезного значения, а вот для экранов электронных устройств - еще какое. Чем тоньше стекло, тем лучше сенсорный экран отвечает на прикосновения. Масса минерального стекла в 1,6 раза меньше аналога. Разница небольшая, но в связи со стремлением к компактности это может стать преимуществом.
Наконец, цена. Сапфировое стекло сложно обрабатывается, так что стоимость его производства примерно в 10 раз выше, чем в случае с минеральным. На его изготовление затрачивается больше энергии, а также этот процесс довольно неэкологичен.
Как отличить?
Прежде всего, это можно сделать по маркировке sapphire glass или crystal glass. Последнее относится к минеральному. Если же никаких маркировок нет или необходимо произвести проверку, то выяснять придется с помощью серии опытов.
Самый простой - определить, как быстро нагревается стекло. Сапфир остается холодным гораздо дольше, чем минеральная разновидность, но в данном случае необходимо, чтобы было, с чем сравнивать.
Еще один способ - попытаться поцарапать стекло чем-нибудь металлическим. Сапфировое не поддастся, а вот на минеральном может остаться царапина. К тому же в последнее время появилось столько новых технологий изготовления органических стекол, что их твердость существенно повысилась, так что даже этот тест может не помочь. Еще один вид проверки тоже не отличается высокой точностью, но может быть полезным. Необходимо капнуть на стекло немного воды и наклонить поверхность. С жидкость легко соскользнет, а к сапфировому, особенно с антибликовым покрытием, как будто прилипнет, сохраняя форму.
В любом случае, маркировка последней разновидности должна присутствовать обязательно. Также нужно помнить, что сапфировое стекло просто не может стоить дешево. Так что слишком низкая цена - повод усомниться в честности продавца и потребовать документы на товар.
Самый ценный сапфир синего цвета, а вот кристалл красного оттенка уже называется рубином. В производстве сапфирового стекла используется бесцветный (чистый) камень.
Искусственный кристалл
Сапфиры добываются тем же способом, что и обычные ископаемые драгоценные минералы. В одноименных стеклах, не предназначенных для производства ювелирных украшений, заменяют синтетическим. В начале двадцатого века химик из Франции, Август Верней, вывел первый в мире искусственный кристалл сапфира. Придуманный им процесс изготовления камня используется и в наше время. Оксид алюминия нагревают до высоких температур и выдерживают некоторое время под большим давлением.
Физические свойства
Сапфировое стекло очень прочное и тяжело поддается обработке, при его резке применяются специальные алмазные пилы. По шкале Мооса (оценивается твердость материалов) сапфировое стекло имеет 9 единиц, для сравнения, закаленная сталь – 8 единиц. Также это стекло практически невозможно поцарапать. Благодаря своим свойствам оно получило широкое распространение в быту и в промышленности.
Применение
Сапфир применяется в изготовлении очень прочных стекол для научных приборов, пуленепробиваемых стекол. Сапфировые стекла устанавливаются в витрины больших торговых комплексов, в сканерах штрих-кодов, в камерах iPhone, в дорогих швейцарских .
Предполагается заменить обычные экранные стекла в смартфонах на сапфировые. Такие телефоны производятся, но только не массовые модели, а смартфоны премиум-класса. Самая продвинутая в новейших технологических разработках компания Apple надеется решить проблему изготовления недорогого массового сапфирового стекла.
Японская компания Asahi Glass Co и компания Corning выпустили несколько моделей мобильных телефонов с сенсорными дисплеями из химически закаленного стекла, но оно по своим характеристикам уступает сапфировому стеклу. Также компания GT Advanced Technologies пытается преобразовать сапфировое стекло, заламинировать тонкий лист этого стекла, но стоящих результатов пока не получено.
На сегодняшний день сапфировое стекло является самым устойчивым материалом к износу и царапинам, но у него есть и ряд недостатков – хрупкость (после сильного удара может раскрошиться) и высокая цена.
Рассматривая несколько вариантов часов для приобретения, покупатели обращают внимание не только на часовые механизмы. Их интересует внешний вид, ширина браслета, и материал стекла аксессуара. Какое же выбрать - сапфировое или минеральное, какое из них сможет служить дольше? У каждого из этих вариантов стекла есть свои преимущества и недостатки, о которых стоит узнать прежде, чем вы выберете модель наручных часов. Это поможет вам в будущем избежать разочарований.
Сапфировые стекла в часах
Синтетическое сапфировое стекло на часах плюсы имеет неоспоримые. Но вы сразу должны отдавать отчёт в том, что речь идёт о стекле, изготовленном из сапфиров синтетического происхождения. Их отличает характерный блеск, они весьма долговечны в процессе службы и их покрытие устойчиво к механическим повреждениям. Натуральные драгкамни для изготовления стекла сегодня не используются. Это слишком дорого и не практично. Такие часы стоили бы баснословные деньги и не каждый мог бы себе позволить их приобрести.
Обращаясь к параметрам шкалы твердости по Викерсу, можно даже прийти к выводу, что повредить такое стекло просто невозможно. Так что, теперь, когда вы знаете ответ на вопрос, можно ли поцарапать сапфировое стекло – он звучит как нет, вы можете перейти к его слабым сторонам. А они, несмотря на заявленную прочность, всё-таки имеются. Сапфировое покрытие очень хрупкое, и достаточно сильно ударить по нему, как стекло может разлететься на мелкие кусочки. Но если вы будете соблюдать осторожность, с вашими часами этого не случится и они будут радовать вас своей точностью и отменным внешним видом.
Минеральные стекла в часах
Хотите знать, чем отличается минеральное стекло от сапфирового, лучше оно или хуже? К сожалению, у минерального стекла не такие высокие характеристики надежности и прочности, как у предыдущего варианта. Это компенсирует более доступная цена. Часы с таким корпусом нельзя считать долговечными. На стекле легко в результате неосторожного обращения могут появиться царапины, да и со временем оно становится тусклым. Зато, минеральное стекло устойчиво к толчкам и ударам, в отличие от сапфирового у него приемлемая для широкого круга покупателей цена.
Как узнать какое стекло в часах
Если вы размышляете над тем, как определить сапфировое стекло на часах, в ситуации, когда производитель часового бренда умолчал об этом, рекомендуем воспользоваться одним из советов:
Сапфировое стекло нагревается дольше минерального – если вы возьмете в руки часы, засеките, сколько секунд пройдёт прежде, чем стекло часов станет той же температуры, что и ваши руки. Дольше будет нагреваться сапфировое стекло. Тогда как минеральному будет достаточно пары секунд, чтобы оно стало тёплым.
У сапфирового стекла и минерального разные характеристики поверхности – если капнуть на такие стекла каплю воды, то на поверхности минерального происхождения она оставит след "дорожкой". Тогда как на покрытии из синтетического сапфира она не оставит следа.
Максимально точный результат смогут предоставить измерения твердости стекла по шкале Викерса с помощью специального оборудования. У минерального стекла эти показатели будут колебаться в диапазоне от 500 до 800, тогда как для синтетического сапфирового стекла будут характерны более значимые результаты – от 2200 до 2300.
Если вы цените красоту и долговечность - выбирайте стекло из синтетического сапфира. Если же вас больше привлекает практичность и доступность - часы с минеральным стеклом станут хорошим вариантом выбора.
