半導體材料工程師的手錶鏡面指南

2021/01/31閱讀時間約 3 分鐘
滑石、石膏、方解石、螢石、磷石、正長石、石英、黃玉、剛玉、金剛石,從小熟背的「莫氏硬度表」。高級手錶所使用的「藍寶石水晶玻璃」是哪一種?
圖片來源:rolex.com
印象中的第一支手錶,是媽媽帶我去(新竹市)中正台附近錶店買的JAGA牌電子錶,當時覺得一目了然的液晶顯示大數字、電子碼錶、鬧鐘功能真的是酷到爆!一個小手錶居然可以把這麼多模組整合在一起,還外掛背光模組,這是外星人帶來的科技吧!
圖片來源:casio.co.uk
隨著時間流變,陸陸續續換了好幾支電子錶:卡西歐(CASIO)、天美時(TIMEX)。大學的時候參加游泳校隊,戴著電子錶又能防水又能計時,總覺得電子錶就是好用。直到當兵的時候,有個學長跟我說:「男人一定要有一支好錶,不用貴,但要看起來體面。」我當時沒有太認真看待這個過來人的建言,反正我也買不起什麼好錶。
退伍後到歐洲念書,有朋友問我可不可以幫他從德國買支IWC,退完稅比台灣售價便宜。我還心想:什麼WC?是什麼手錶要賣這麼高價?於是乎就研究一下手錶到底有什麼好這麼貴的。才發現原來手錶世界深似海。光是機芯就一大堆不同的架構,唯一我(材料工程背景)可以理解的部分只剩下「錶面」。
市面上手錶錶面常見的有「藍寶石水晶玻璃(sapphire crystal glass)」、「礦物水晶玻璃(mineral crystal glass)」、「壓克力水晶玻璃(acrylic crystal glass)」。
先從最常見的「壓克力水晶玻璃」說起,其實就是眾所皆知的「壓克力(聚甲基丙烯酸甲酯,Poly(methyl methacrylate))」,也就是常見的透明塑膠,但是加上「水晶」兩個字之後,整個感覺就是不一樣。壓克力的優點是(1)重量輕、(2)透光度高、(3)耐撞擊、(4)成本低,但硬度低,很容易刮傷,不過可以透過簡單的拋光消除刮痕。便宜又萬用,很適合使用在平價手錶,例如一般電子錶(1000元上下的卡西歐)。
比壓克力再上一級的是「礦物水晶玻璃」。基本上礦物水晶玻璃與日常生活常見的玻璃是一樣的物質,其原料是氧化矽(SiO2)。礦物玻璃的特點是硬度高於壓克力,約同石英(莫氏硬度7),生產成本低卻又有質感。為了增加硬度,通常會透過一道「回火(tempering)」的程序,也就是將玻璃加熱到約攝氏600度的高溫,維持高溫一段時間之後,再透過「淬火(quenching,快速降溫)」讓玻璃內部結構產生應力(tension)而使結構強化,因此又稱「強化玻璃」。通常還會在礦物玻璃的錶面再鍍上一層抗磨薄膜,雖然抗磨能力高於壓克力錶面,但一旦產生刮痕,並無法像壓克力一樣拋光除痕。礦物水晶玻璃錶面常用於中高價位手錶,例如5000元左右的經典錶「精工五號」。
圖片來源:seikowatches.com
比礦物水晶玻璃再更高檔的是「藍寶石水晶玻璃」。「藍寶石」是呈現藍色的剛玉,莫氏硬度9,僅次於金剛石(鑽石),其基本材料是氧化鋁(Al2O3)。「藍寶石水晶玻璃」是同樣以氧化鋁為基本材料的人造藍寶石。在大於攝氏1000度的極高溫狀況下,將高純度氧化鋁熔化、然後結晶(crystallization),若是沒有添加其他的金屬,則會呈現透明如玻璃,其透光、反光度也與一般玻璃類似,但為了呈現高級感,通常會在內面鍍上一層抗反光薄膜。雖然藍寶石水晶玻璃硬度高,能抵抗一般的美工刀片,(不建議拿去磨地板,因為地上可能會有鑽石微顆粒),但耐衝擊能力不如壓克力,因此不常使用在可能會面臨槍林彈雨的軍用錶上,但常使用在萬元以上高級手錶,例如「勞力士」。
來源:筆者整理
做個總結,一分錢一分貨的道理同樣適用在手錶鏡面上,但倒也不是便宜沒好貨的意思,只是取決於用錶人願意花多少錢買多少品質跟用途。
    tyYang
    tyYang
    清大材料科學系畢業之後,在德國RWTH Aachen唸完物理博士學位,目前住在英國,量子電腦RD。十餘年前開始接觸半導體元件物理與製程,研究使用一維、二維材料的新型電晶體與電子自璇的傳導特性。之後轉往研究開發以現代電晶體為架構的量子電腦。
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