Sgriniau ffônau clyfar

(Ysbrydolwyd gan wahoddiad i gyfrannu i raglen Aled Hughes (Radio Cymru, Ionawr 8 2018)


Yn ôl arolwg gan OnePoll a gomisiynwyd yn 2015 gan gwmni iMend (un o nifer o gwmnïau sy’n cynnig gwasanaeth trwsio wynebau toredig ffonau) mae 21.7% o ddefnyddwyr ffonau clyfar (smartphones) Gwledydd Prydain yn cario teclyn a’i wyneb wedi malu. Mae hyn bron cymaint â’r 25.8% sy’n cwyno am effeithiolrwydd y batri.   I’r rhan fwyaf, efallai, dydy hyn ddim yn broblem – ond yn sicr mae fwy o berygl cael dŵr i grombil y ffon, fydd yn creu problem, o’r herwydd. Ers blynyddoedd mae gwneuthurwyr y ffonau wedi ymdrechu i gryfhau’r wynebau. Yn wahanol i rywbeth tu fewn sydd ddim yn gweithio – mae gwydr wedi hollti yn amlwg i bawb bod rhywbeth wedi methu gyda’r brand.

Ond beth yn union yw sgrin ffôn, a beth yn union sydd wedi torri ?  Tair haen sydd i’r rhan fwyaf ohonynt. Yr un gwaelod yw’r haen LCD (wyneb crisial hylif) yr ydych yn ei weld. Yn gorwedd ar ben hwnnw mae gwead tryloyw o wifrau i synhwyro lleoliad eich bys ac ar ben hwnnw, yn ei thro, haen galed o wydr.

Y sialens i’r gwneuthurwr yw creu wyneb nad oes modd ei sgraffinio. Mae sgrin wedi’i sgraffinio yn difetha holl waith technoleg yr haenau holl bwysig isod. Defnydd caled iawn amdani felly. Mae gwydr yn ddefnydd felly. Mae dynoliaeth wedi bod yn gwneud gwydr ers dros 5,500 o flynyddoedd. Ond mae gwydr cyffredin, sydd wedi’i wneud o gymysgedd o silicadau sodium (Na) a chalsiwm (Ca) a’u tarddiad mewn tywod, yn enwog am ei ddawn i dorri’n deilchion man. Eir i gryn drafferth i greu ffenest blaen car, sy’n gyfuniad o ddefnyddio haen blastig a gosod straen yn y gwydr wrth ei fowldio (tymheru). Nid yw hwn yn ymarferol i’r haen denau angenrheidiol i ffôn clyfar. I hwnnw mae angen gwydr arbennig iawn.

Ar hyn o bryd gwydr arbennig o wydn a wneir gan gwmni Corning sydd yn y rhan fwyaf o ffonau. Fe’i bedyddiwyd yn “Gorilla Glass”. Mae hwn yn gwrthsefyll gwasgedd o 100,000 pwys i’r fodfedd sgwâr (7 tunnell/cm2) ! Fe’i darganfuwyd ar ddamwain gan un o weithwyr Corning yn 1952 a oedd yn gwneud arbrofion ar wydr ar 600°C. Yn ddiarwybod iddo ‘roedd nam ar thermostat y ffwrnais ac ar dymheredd o 900°C daeth y gwydr ohono. Yn ôl yr hanes, roedd mor hapus nad oedd y ffwrnais wedi’i difetha fe gwympodd y sampl ar y llawr. Er mawn syndod iddo, yn lle torri’n deilchion fe adlamodd fel pêl rwber ! Roedd wedi creu defnydd oedd a phriodoleddau gwydr a cherameg yr un pryd. Gwytnwch gwydr (sydd yn gemegol yn hylif) a chryfder brau ceramig (sydd yn gemegol yn grisial). Erbyn 1962 ‘roedd Corning wedi perffeithio’r dechneg o’i gwneud. Mae i wydr gorila ei gynhwysion gwahanol hefyd. Silicad alwminiwm yw’r swmp, a defnyddir techneg o ddisodli’r sodiwm gwreiddiol gan botasiwm (K). Gan fod ion potasiwm yn fwy o lawer na sodiwm mae hyn yn gosod straen gwasgedd aruthrol yn y gwydr – sylfaen gryn dipyn o’r cryfder.

Ond fel y profa mwy na 21.7% o ddefnyddwyr Gwledydd Prydain, dydy’r Gorila ddim yn anorchfygol ! Ym mrwydr y ffonau ni dderfydd yr helfa am well. Un ymgais yw defnyddio saffir artiffisial. Ocsid alwminiwm yw saffir, y trydydd sylwedd caletaf sydd (9 ar raddfa Mohs) – ar ôl diemwnt (10) a moisanit (9.5).   Hwn a ddefnid ar gyfer ffenestri arfbais cerbydau milwrol. Ond mae’n ddrud. Yn 2013, $3 oedd gost sgrin Gorila Corning, tra tua $30 oedd gost un saffir.

Wrth gwrs o brofiad gwyddwn fod defnydd yn lleihau cost yn aml. Ond, er i gwmni Apple dangos gryn ddiddordeb mewn newid i’r saffir, mae anawsterau technegol eto i’w gorchfygu. Yn bennaf nid yw mor wydn â gwydrau mwy confensiynol. Hefyd, mae Corning yn dal i wella’r Gorila – er enghraifft Gorilla Glass 5 a lansiwyd yn 2016.

Mae sawl cynnig arall ym mrwydr y cyfaddawd rhwng cryfder a gwytnwch. Ym mis Hydref 2017  cyhoeddodd grŵp o Brifysgol Sussex sgrin arbrofol hyblyg lle’r oedd haen y gwifrau synhwyro drudfawr wedi’i gyfnewid am haen (g)raffin ac arian wedi’i uno ac wyneb acrylig. Gwytnwch rhad dros galedrwydd, felly.

Ond yr hyn a ysgogodd y sylw yma oedd adroddiad cyn y Nadolig (2017) am ddamwain serindipitaidd arall. Mewn lab ym Mhrifysgol Tokyo, wrth arbrofi gyda phlastig caled o’r enw thiowrea polyether, er mwyn ceisio ei datblygu fel glud, sylwodd myfyriwr PhD fod un sampl ohono yn ail gyfuno ar ôl ei dorri. Nid yw asio plastig trwy ei gynhesu yn anghyffredin – ond beth oedd yn arbennig y tro hwn oedd ei bod yn digwydd ar dymheredd yr ystafell. Trwy bwyso ar yr hollt a’i bys, fe unodd y darnau mewn 30 eiliad ar 21°C. Dyma’r tro cyntaf gweld y ffenomen hon gyda phlastig caled. Rhywbeth digon arbennig i’w gyhoeddi yn y cylchgrawn dra-pharchus Science Wrth gwrs, mae’r tîm yn pwysleisio’u gobaith o weld y defnydd hwn yn sylfaen i sgrin ffôn sydd yn trwsio’i hunan trwy ddim ond ei dylino.

Yr hyn a oedd yn arbennig o ddiddorol i mi fel biocemegydd, oedd natur y bondiau a dorrir ac adferir. Mewn mwynau, megis gwydrau, bondiau ïonig sy’n teyrnasu. Mewn plastigion, bondiau cofalent (yn arbennig rhai rhwng atomau carbon) sy’n rhoi’r nerth i’r strwythur a chymysgedd o rymoedd sy’n cadw’r molecylau unigol gyda’i gilydd. Nodwedd bwysig y thiowrea polyether yw ei fod yn hybu bondiau hydrogen o fewn y defnydd. Bondiau hydrogen sy’n cadw nifer o bolymerau biolegol ynghlwm – gan gynnwys proteinau. Enghraifft nodweddiadol o hyn yw sidan a gwe pry-cop, dau sylwedd enwog am eu cryfder.

A’r ddwy haen arall (Yr LCD a’r synhwyrydd) yn sydyn.

Yn ôl Device Atlas, yn 2017 y cydraniad LCD mwyaf cyffredin oedd 720 x 1280 ond cyflwynir unedau mwy eglur o hyd.   Mae gan yr iPhone 8, er enghraifft 326 picsel i’r fodfedd.  Mae’r rhan fwyaf yn defnyddio LEDau i’w goleuo. Y dechnoleg mwyaf cyffredin ar gyfer y gwifrau tryloew erbyn hyn yw trefn stad soled sydd yn ymateb i  bresenoldeb maes drydanol eich bys (neu dargludydd tebyg – megis menig arbennig, ond nid ynysydd, megis blaen gewyn).

Yn ôl yr ymchwil ar ran iMend ni fyddai’r Prydeiniwr Cyfartaleddog (beth bynnag yw hwnnw) bara mwy na 3.4 diwrnod heb ei ffôn clyfar – 40% am ddiwrnod neu lai, yn unig.  Haen o wydr arbennig o ddylanwadol sydd yma felly !  Pob iechyd iddi.


 

Gadael Ymateb

Rhowch eich manylion isod neu cliciwch ar eicon i fewngofnodi:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Newid )

Google photo

You are commenting using your Google account. Log Out /  Newid )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Newid )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Newid )

Connecting to %s