多品牌折叠屏手机到东北被冻坏无法正常显示,折叠屏材料为何在低温下会变脆?
东北又成了折叠屏手机的坟场
社交平台上面,到处都是吐槽的声音, 当打开手机时,屏幕变成极光色,用户说折叠屏到了东北就成了碎碎冰,
这不是个别情况,而是系统性灾难,维修店的工作人员都已经麻木了,跟顾客说零下5度不要弯折手机, 试想一下,一个折叠屏手机,冬天还不让折叠。

这算什么产品
厂商在开箱说明里清清楚楚地写着,低温环境不要折叠,可谁在买折叠屏之前能想到,自己花了上万块买的黑科技,竟然连东北的冬天都过不了,
问题出在哪儿,出在材料上
折叠屏不是一整块玻璃,而是多层结构的汉堡包,最外面是超薄玻璃或者聚酰亚胺(Polyimide,简称PI)薄膜, 下面是OLED显示层,再往下就是触控层、胶水、支撑层。
这些材料在常温的时候都很乖顺,它们软软的,能弯来弯去,看起来还挺完美
可是,一旦遇到低温,就显出本来的样子了
核心问题叫做玻璃化转变(GlassTransition)
所有高分子材料都有一个特殊的温度点,叫做玻璃化转变温度(Tg),当温度比这个点高的时候,材料处于橡胶态, 软软的还有弹性,当温度比这个点低的时候,材料就进入了玻璃态,变得硬硬的还很脆。
就好像一根橡皮筋,在常温的时候你随便拉, 把它放到液氮里冻一冻,再一掰就断了,
折叠屏所用的聚酰亚胺材料,它的玻璃化转变温度一般在200到350°C之间,听起来挺高的, 但那说的是材料本身的Tg。
不过,可别忘记,折叠屏不是纯PI材料,它是由PI膜、胶水、涂层、保护层组成的复合结构, 每一层的Tg都不一样。

胶水的Tg可能就只有几十度,有些柔性聚合物的Tg甚至在零下
东北的冬天能到零下20度、零下30度
在这样的温度下, 那些Tg本来就不高的材料,就会很快从柔软变得脆硬。
变硬还不是最严重的情况,最严重的是不同材料的热膨胀系数不一样
当温度降低的时候, 所有材料都会收缩,可是收缩的幅度不一样,玻璃收缩得少,聚合物收缩得多,这样就会导致层与层之间产生应力
平时,当你折叠手机时,这些应力会被材料的柔韧性给吸收掉,可是,在低温环境下, 材料全都变得特别脆,压根没法把应力吸收进去。
一折叠,就会发出咔嚓一声
屏幕上就出现裂纹,出现竖向亮线,还出现黑色斑块
有游客在东北户外刚一打开折叠屏,内屏就发出脆响并且裂开了, 那时候,材料硬得跟玻璃似的,不能承受正常的弯曲应力。
还有铰链那边的情况
铰链里面有润滑油,在常温下,润滑油是液态的,能让铰链开合得很顺滑,可在低温下, 润滑油就变稠了,甚至凝固了。
用户打开手机的时候,感觉就好像在掰冻僵的树枝一样, 开合的阻力一下子就变大了,
这时候要是使劲掰,铰链有可能就坏了,屏幕也有可能被拉伤
手机厂商晓得这个问题不,那肯定是晓得的

所以他们把工作温度范围标注成0-35°C, 低于0度,就超出设计范围了,
可是这不是用户的问题,是产品定位的事情
你把折叠屏定位成旗舰机,卖到上万块,却跟用户说不要在冬天用
中国有多少地方冬天会低于0度
东北三省、内蒙古、新疆、西藏、青海, 就连北京、河北的冬天都会降到零下。
这些地方的用户,难道就不能用折叠屏了吗
有人说,手机保暖就行,贴身放着,用保暖手机壳,别长时间暴露在低温环境里,
说起来简单,你去东北旅游,在雪乡拍照,手机能一直装兜里吗,拿出来拍几张照片,手机温度就降下去,
再说说, 直板机在同样的低温环境下,最多是电池耗电快点,屏幕反应慢点,不会直接裂开
为什么折叠屏就不行
因为折叠这个事情本身,就是在对材料的极限进行考验
当弯曲的时候,屏幕外侧会被拉伸,内侧会被压缩, 材料要承受拉伸应力以及压缩应力,
在常温的时候,材料有足够的韧性和延展性, 能够承受这些应力,而在低温的时候,材料就变得脆了,延展性大大下降。
研究表明,很多聚合物在低温下,刚度能增加10000倍以上, 刚度增加就意味着材料变硬,可是同时也意味着脆性增加。

脆性一旦增加,就容易开裂
这是由材料物理特性决定的,不是厂商优化一下就能解决的事情
当然,厂商也在努力
有研究试着提高聚酰亚胺的玻璃化转变温度,通过改变分子结构、增加链刚性、引入特殊官能团, 把Tg提到300°C甚至350°C以上。
但这么做所付出的代价就是,材料本身变得更加坚硬,柔韧性也跟着降低
也有研究试着往材料中加入增韧剂, 比如纳米颗粒、纤维素纳米晶体,用来提高材料的弹性模量以及拉伸强度,
不过这些还都在实验室阶段的技术,离大规模生产还有挺长的一段路要走
当下市场上的折叠屏,采用的还是传统的聚酰亚胺膜和超薄玻璃,这些材料在常温环境下表现还行, 但一旦处于低温环境就不行了。
维修店的工作人员说的很实在,「建议在温度零上的时候使用折叠屏」
听这话就好像是在劝用户不要使用
实际上确实就是这样子的情况,折叠屏目前的技术水平,还没办法应对极端环境,
不只是低温情况, 高温、高湿、沙尘、跌落这类情况,折叠屏在这些环境里的表现都不如直板机
OLED材料本身对温度就比较敏感
温度一旦升高,就会加快化学反应, 让材料降解,温度一旦降低,就会改变材料的电学特性,导致显示异常。
而折叠屏因为结构比较复杂, 层数还多,各层之间热膨胀系数不匹配,在温度变化的时候就更容易出现机械应力,从而引发分层、开裂、像素失效这类情况。
这不是某一家厂商的问题,这可是整个折叠屏行业的问题

所有品牌的折叠屏,在低温的时候都会出现大体相同的故障, 因为大家使用的材料,根本上是一样的,
除非材料科学有突破性进展,研发出新型柔性显示材料, 这种材料既得有高玻璃化转变温度,又得有足够的柔韧性和延展性,还能在宽温度范围内保持稳定的机械性能。
要不然,折叠屏的怕冷问题,短时间内是没法解决的
作为消费者,你得认清这个现实才行
折叠屏不是什么都能行
它有自己的优点,比如大屏幕、方便携带、挺有新鲜感等,可是它也有自己的缺点, 像耐用性不好、维修成本高、适应环境的能力比较差。
要是你生活在高寒地区,或者经常得在户外低温环境里用手机,那折叠屏可能不适合你,
要是你已经买了折叠屏,那就小心用, 在低温环境下,尽量别折叠手机,进到室内后,让手机歇一歇,等温度回升了再用。
别指望厂商会自己主动召回或者赔偿什么的,因为他们会说, 这是超出使用温度范围,不在保修范围里头,
这就是现实
折叠屏是个挺好的概念,不过技术还不怎么成熟,材料科学的发展,得花时间
在那之前,折叠屏肯定只会是一部分人的玩具,不是所有人的工具
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