접이식 스크린 보호 필름의 임계 탄성 계수 계산

폴더블 스마트폰은 모바일 산업에 혁명을 일으켰지만, 그 독특한 디자인은 화면 보호에 새로운 과제를 안겨줍니다. 기존의 평면 화면과 달리, 폴더블 디스플레이는 균열이나 보호 성능 저하 없이 반복적인 굽힘을 견딜 수 있는 특수 보호 필름이 필요합니다. 이러한 필름을 설계하는 데 있어 중요한 요소 중 하나는 내구성과 유연성을 모두 보장하기 위해 강성 척도인 임계 영률(Young's modulus)을 결정하는 것입니다. 이 블로그에서는 폴더블 화면 보호 필름에 적합한 최적의 영률을 계산하는 방법을 살펴보겠습니다.

영률 ( $E$ )는 인장 또는 압축 응력 하에서 변형에 대한 저항성을 측정하여 재료의 강성을 정량화합니다. 다음과 같이 정의됩니다.

E = \frac{σ}{ε}

E = \frac{\sigma}{\varepsilon}

이자형 = \frac{시그마}{ε}

어디:

$E$ $E$ = 탄성계수(Pa)
$\sigma$ = 응력(단위 면적당 힘, Pa)
$\varepsilon$ = 변형률(상대 변형, 무차원)

더 높은 $E$ 값은 더 단단한 재료를 나타내는 반면, E 값은 더 낮은 재료를 나타냅니다. $E$ $E$ 값은 더 큰 유연성을 의미합니다.

접이식 스크린 보호 필름의 경우, 이상적인 탄성계수는 유연성(접힘을 견뎌낼 수 있는 수준)과 강성(긁힘과 충격으로부터 적절한 보호 제공) 사이의 균형을 이루어야 합니다.

: 보호 필름은 균열이나 박리 없이 수천 번의 접기 주기를 견뎌야 합니다.
: 접이식 필름은 일반적으로 기존 강화 유리보다 얇기 때문에 변형되기 쉽습니다.
: 재료는 구부러진 후 영구적인 변형 없이 원래 모양으로 돌아와야 합니다.
: 필름은 광학적 선명도를 유지하는 동시에 긁힘과 충격에 강해야 합니다.

이러한 요구 사항으로 인해 효과적인 접이식 화면 보호기를 설계하려면 임계 탄성률을 계산하는 것이 필수적입니다.

접이식 스크린 보호 필름의 임계 탄성률을 결정하려면 굽힘 응력 과 변형 한계라는 두 가지 주요 요소를 고려해야 합니다.

1.

접이식 화면 보호 필름이 구부러지면 바깥쪽 표면에는 인장 응력이, 안쪽 표면에는 압축 응력이 발생합니다. 최대 응력( $\sigma_{\text{max}}$ $시그마_{최대}$ )은 다음을 사용하여 추정할 수 있습니다.

\sigma_{\text{max}}

시그마_{최대} = \frac{이자형 \cdot 티}{2R}

어디:

$t$ = 필름의 두께(m)
$R$ = 굽힘 반경(m)

예를 들어:

일반적인 접이식 휴대폰의 굽힘 반경은 다음과 같습니다. $R = 2 \, \text{mm} = 0.002 \, \text{m}$ $아르 자형 = 2 mm = 0.002 중$ .
추정하다 $t = 50 \, \mu m = 0.00005 \, \text{m}$ $티 = 50 μm = 0.00005 중$ .

다음 공식에 대입합니다.

\sigma_{\text{max}}

시그마_{최대} = \frac{이자형 \cdot 0.00005}{2 \cdot 0.002} = \frac{이자형}{80 , 000}

이는 다음을 보여줍니다. $E$ 증가하면 굽힘 응력도 증가합니다.

2.

균주( $\varepsilon$ 굽힘 중에 발생하는 $ε$ )는 다음과 같습니다.

\varepsilon = \frac{t}{2R}

ε = \frac{티}{2R}

동일한 값을 사용합니다.

ε = \frac{0.00005}{2 \cdot 0.002} = 0.0125

\varepsilon = \frac{0.00005}{2 \cdot 0.002} = 0.0125

ε = \frac{0.00005}{2 \cdot 0.002} = 0.0125

이는 굽힘 시 필름이 1.25%의 변형률을 받는다는 것을 의미합니다. 재료의 임계 영률은 영구 변형을 방지하기 위해 이 변형률이 탄성 한계 내에 유지되도록 보장해야 합니다.

3.

이러한 방정식을 인장 강도 및 포아송 비와 같은 재료 속성과 결합하면 $\nu$ $ν$ ), 우리는 다음을 사용하여 임계 탄성률을 계산할 수 있습니다.

E_{\text{critical}}

}

이자형_{비판적인} = \frac{시그마 ^{생산하다}}{ε ^{최대}}

어디:

$\sigma_{\text{yield}}$ $시그마_{생산하다}$ 재료의 항복 강도(Pa)입니다.
$\varepsilon_{\text{max}}$ $ε_{최대}$ 최대 허용 변형률입니다.

예를 들어:

만약에 $\sigma_{\text{yield}}$ $시그마_{생산하다} = 100 MPa$ 및 $\varepsilon_{\text{max}}$ $ε_{최대} = 0.0125$ :

E_{\text{critical}}

이자형_{비판적인} = \frac{100 \times 10 ^{6}}{0.0125} = 8 학점

따라서 이 시나리오에서 이상적인 탄성계수는 약 8 GPa가 될 것이며, 이는 유연성과 내구성의 균형을 이룰 것입니다.

이러한 계산에 따르면, 영률이 5~10 GPa 인 소재가 폴더블 화면 보호 필름에 이상적입니다. 일반적인 소재는 다음과 같습니다.

: 높은 유연성과 열 안정성으로 유명합니다. $E \approx 2–8\, \text{GPa}$ $이자형 \approx 2-8 학점(GPa$ )).
: 뛰어난 탄성을 제공하지만 강성은 낮습니다. $E < 1\, \text{GPa}$ $이자형 < 1 학점(GPa$ )).
: 폴리이미드를 세라믹이나 유리 코팅과 결합하면 유연성을 유지하면서도 내구성을 강화할 수 있습니다.

결론

접이식 화면 보호 필름의 핵심 영률은 보호 기능을 손상시키지 않으면서 반복적인 접힘을 견딜 수 있도록 유연성과 강성 사이의 섬세한 균형을 이루는 데 달려 있습니다. 제조업체는 굽힘 응력 및 변형 한계와 같은 매개변수를 계산함으로써 이러한 요구 사항을 충족하도록 재료를 최적화할 수 있습니다.

접이식 기기가 계속 발전함에 따라 소재 과학의 발전으로 보호 필름이 더욱 정교해지고, 내구성이 뛰어나면서도 최첨단 디자인에 발맞출 수 있을 만큼 유연하게 제작될 것입니다.

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