S brzim razvojem tehnologije proširene stvarnosti (AR), pametne naočale, kao važan nositelj AR tehnologije, postupno prelaze iz koncepta u stvarnost. Međutim, široko rasprostranjena primjena pametnih naočala i dalje se suočava s mnogim tehničkim izazovima, posebno u pogledu tehnologije prikaza, težine, odvođenja topline i optičkih performansi. Posljednjih godina, silicijev karbid (SiC), kao materijal u nastajanju, široko se primjenjuje u raznim poluvodičkim uređajima i modulima snage. Sada se probija u područje AR naočala kao ključni materijal. Visoki indeks loma silicijevog karbida, izvrsna svojstva odvođenja topline i visoka tvrdoća, između ostalih značajki, pokazuju značajan potencijal za primjenu u tehnologiji prikaza, laganom dizajnu i odvođenju topline AR naočala. Možemo pružitiSiC pločica, što igra ključnu ulogu u poboljšanju ovih područja. U nastavku ćemo istražiti kako silicijev karbid može donijeti revolucionarne promjene pametnim naočalama s aspekta svojih svojstava, tehnoloških otkrića, tržišne primjene i budućih izgleda.
Svojstva i prednosti silicijevog karbida
Silicijev karbid je poluvodički materijal sa širokim zabranjenim pojasom i izvrsnim svojstvima kao što su visoka tvrdoća, visoka toplinska vodljivost i visoki indeks loma. Ove karakteristike daju mu širok potencijal za upotrebu u elektroničkim uređajima, optičkim uređajima i upravljanju toplinom. Posebno u području pametnih naočala, prednosti silicijevog karbida uglavnom se ogledaju u sljedećim aspektima:
Visoki indeks loma: Silicijev karbid ima indeks loma veći od 2,6, što je znatno više od tradicionalnih materijala poput smole (1,51-1,74) i stakla (1,5-1,9). Visoki indeks loma znači da silicijev karbid može učinkovitije ograničiti širenje svjetlosti, smanjujući gubitak svjetlosne energije, čime se poboljšava svjetlina zaslona i vidno polje (FOV). Na primjer, Meta Orion AR naočale koriste tehnologiju valovoda od silicijevog karbida, postižući vidno polje od 70 stupnjeva, što daleko premašuje vidno polje od 40 stupnjeva tradicionalnih staklenih materijala.
Izvrsno odvođenje topline: Silicijev karbid ima toplinsku vodljivost stotinama puta veću od one običnog stakla, što omogućuje brzo provođenje topline. Odvođenje topline ključno je pitanje za AR naočale, posebno tijekom prikaza visoke svjetline i dugotrajne upotrebe. Leće od silicijevog karbida mogu brzo prenijeti toplinu koju stvaraju optičke komponente, poboljšavajući stabilnost i vijek trajanja uređaja. Možemo osigurati SiC pločicu koja osigurava učinkovito upravljanje toplinom u takvim primjenama.
Visoka tvrdoća i otpornost na habanje: Silicijev karbid jedan je od najtvrđih poznatih materijala, odmah iza dijamanta. Zbog toga su silicijev karbidne leće otpornije na habanje i prikladnije za svakodnevnu upotrebu. Nasuprot tome, stakleni i smolni materijali skloniji su ogrebotinama, što utječe na korisničko iskustvo.
Efekt protiv duge: Tradicionalni stakleni materijali u AR naočalama imaju tendenciju stvaranja efekta duge, gdje se ambijentalna svjetlost reflektira od površine valovoda, stvarajući dinamične uzorke svjetlosti u boji. Silicijev karbid može učinkovito eliminirati ovaj problem optimizacijom strukture rešetke, čime se poboljšava kvaliteta prikaza i eliminira efekt duge uzrokovan refleksijama ambijentalne svjetlosti od površine valovoda.
Tehnološki proboji silicijevog karbida u AR naočalama
Posljednjih godina, tehnološki prodori silicijevog karbida u AR naočalama uglavnom su se usredotočili na razvoj difrakcijskih valovodnih leća. Difrakcijski valovod je tehnologija prikaza koja kombinira fenomen difrakcije svjetlosti sa strukturama valovoda kako bi se slike generirane optičkim komponentama širile kroz rešetku u leći. To smanjuje debljinu leće, čineći AR naočale sličnijima običnim naočalama.
U listopadu 2024., Meta (prije poznata kao Facebook) predstavila je upotrebu valovoda s ugraviranim silicijevim karbidom u kombinaciji s mikroLED diodama u svojim Orion AR naočalama, rješavajući ključna uska grla u područjima kao što su vidno polje, težina i optički artefakti. Metin optički znanstvenik Pascual Rivera izjavio je da je tehnologija valovoda s silicijevim karbidom potpuno transformirala kvalitetu prikaza AR naočala, mijenjajući iskustvo iz „svjetlosnih točaka duge nalik disko kugli“ u „smireno iskustvo nalik koncertnoj dvorani“.
U prosincu 2024. godine, XINKEHUI je uspješno razvio prvi svjetski 12-inčni poluizolacijski monokristalni supstrat silicij-karbida visoke čistoće, što označava veliki proboj u području velikih supstrata. Ova tehnologija ubrzat će primjenu silicij-karbida u novim slučajevima upotrebe kao što su AR naočale i hladnjaci. Na primjer, 12-inčna pločica silicij-karbida može proizvesti 8-9 pari leća za AR naočale, značajno poboljšavajući učinkovitost proizvodnje. Možemo osigurati SiC pločicu za podršku takvim primjenama u industriji AR naočala.
Nedavno je dobavljač silicij-karbidnih supstrata XINKEHUI sklopio partnerstvo s tvrtkom za mikro-nano optoelektroničke uređaje MOD MICRO-NANO kako bi osnovali zajedničko ulaganje usmjereno na razvoj i tržišnu promociju tehnologije AR difrakcijskih valovodnih leća. XINKEHUI, sa svojim tehničkim znanjem u silicij-karbidnim supstratima, osigurat će visokokvalitetne supstrate za MOD MICRO-NANO, koji će iskoristiti svoje prednosti u mikro-nano optičkoj tehnologiji i obradi AR valovoda kako bi dodatno optimizirao performanse difrakcijskih valovoda. Očekuje se da će ova suradnja ubrzati tehnološke prodore u AR naočalama, potičući kretanje industrije prema višim performansama i lakšim dizajnima.
Na izložbi SPIE AR|VR|MR 2025., MOD MICRO-NANO predstavio je svoje druge generacije silicij-karbidnih AR naočala, teških samo 2,7 grama i debljine od samo 0,55 milimetara, lakše od običnih sunčanih naočala, nudeći korisnicima gotovo neprimjetno iskustvo nošenja, postižući uistinu „lagani“ dizajn.
Slučajevi primjene silicijevog karbida u AR naočalama
U procesu proizvodnje silicij-karbidnih valovoda, Metin tim prevladao je izazove tehnologije kosog jetkanja. Voditelj istraživanja Nihar Mohanty objasnio je da je koso jetkanje netradicionalna tehnologija rešetke koja jetka linije pod kosim kutom kako bi se optimizirala učinkovitost spajanja i odvajanja svjetlosti. Ovaj proboj postavio je temelje za masovno prihvaćanje silicij-karbida u AR naočalama.
Metine Orion AR naočale su reprezentativna primjena silicij-karbidne tehnologije u AR-u. Korištenjem silicij-karbidne valovodne tehnologije, Orion postiže vidno polje od 70 stupnjeva i učinkovito rješava probleme poput duhova i efekta duge.
Giuseppe Carafiore, voditelj AR tehnologije valovoda u Meti, istaknuo je da visoki indeks loma i toplinska vodljivost silicijevog karbida čine ga idealnim materijalom za AR naočale. Nakon odabira materijala, sljedeći izazov bio je razvoj valovoda, posebno procesa kosog jetkanja za rešetku. Carafiore je objasnio da rešetka, koja je odgovorna za spajanje svjetlosti u i iz leće, mora koristiti koso jetkanje. Linije jetkanja nisu raspoređene okomito, već su raspoređene pod kosim kutom. Nihar Mohanty dodao je da su prvi tim u svijetu koji je postigao koso jetkanje izravno na uređajima. Godine 2019. Nihar Mohanty i njegov tim izgradili su namjensku proizvodnu liniju. Prije toga nije bila dostupna oprema za jetkanje silicijevih karbidnih valovoda, niti je tehnologija bila izvediva izvan laboratorija.
Izazovi i buduće perspektive silicijevog karbida
Iako silicijev karbid pokazuje veliki potencijal u AR naočalama, njegova primjena se i dalje suočava s nekoliko izazova. Trenutno je silicijev karbidni materijal skup zbog sporog rasta i teške obrade. Na primjer, jedna silicijeva karbidna leća za Meta Orion AR naočale košta čak 1000 dolara, što otežava zadovoljavanje potreba potrošačkog tržišta. Međutim, s brzim razvojem industrije električnih vozila, trošak silicijevog karbida postupno se smanjuje. Nadalje, razvoj velikih podloga (kao što su 12-inčne pločice) dodatno će potaknuti smanjenje troškova i poboljšanje učinkovitosti.
Visoka tvrdoća silicijevog karbida također otežava njegovu obradu, posebno u izradi mikro-nano struktura, što dovodi do niskih stopa prinosa. U budućnosti, uz dublju suradnju između dobavljača silicijevih karbidnih podloga i proizvođača mikro-nano optike, očekuje se da će se ovaj problem riješiti. Primjena silicijevog karbida u AR naočalama još je u ranoj fazi, što zahtijeva od više tvrtki ulaganja u istraživanje i razvoj opreme za silicijev karbid optičke kvalitete. Metin tim očekuje da će i drugi proizvođači početi razvijati vlastitu opremu, jer što više tvrtki ulaže u istraživanje i opremu za silicijev karbid optičke kvalitete, to će ekosustav industrije AR naočala potrošačke kvalitete postati jači.
Zaključak
Silicijev karbid, sa svojim visokim indeksom loma, izvrsnim odvođenjem topline i visokom tvrdoćom, postaje ključni materijal u području AR naočala. Od suradnje između XINKEHUI-ja i MOD MICRO-NANO-a do uspješne primjene silicijevog karbida u Meta Orion AR naočalama, potencijal silicijevog karbida u pametnim naočalama je u potpunosti demonstriran. Unatoč izazovima poput troškova i tehničkih prepreka, kako industrijski lanac sazrijeva i tehnologija nastavlja napredovati, očekuje se da će silicijev karbid zablistati u području AR naočala, vodeći pametne naočale prema većim performansama, manjoj težini i široj primjeni. U budućnosti bi silicijev karbid mogao postati glavni materijal u AR industriji, uvodeći novo doba pametnih naočala.
Potencijal silicijevog karbida nije ograničen samo na AR naočale; njegove međuindustrijske primjene u elektronici i fotonici također pokazuju ogromne izglede. Na primjer, aktivno se istražuje primjena silicijevog karbida u kvantnom računalstvu i elektroničkim uređajima velike snage. Kako tehnologija napreduje, a troškovi se smanjuju, očekuje se da će silicijev karbid igrati ključnu ulogu u više područja, ubrzavajući razvoj srodnih industrija. Možemo osigurati SiC pločice za različite primjene, podržavajući napredak u AR tehnologiji i šire.
Povezani proizvod
8-inčna 200 mm 4H-N SiC pločica vodljiva lutka istraživačke kvalitete
Vrijeme objave: 01.04.2025.