Theo các chuyên gia, nhiều nhà sản xuất đang có xu hướng chuyển sang sử dụng vật liệu Silicon trên đồng hồ, kể cả những thương hiệu tầm trung. Mục đích là để nâng cao hiệu suất, độ chính xác và tuổi thọ cho bộ máy. Thông tin chi tiết và đặc tính ưu việt của Silicon sẽ được bật mí trong bài viết sau.
Silicon – Vật liệu chế tạo mang tính cách mạng
Có thể nói, Silicon đang mở ra một kỷ nguyên mới cho đồng hồ cơ sau thời gian dài bị thay thế bởi cỗ máy quartz chính xác, bền bỉ. Việc ứng dụng chất liệu này đã giải quyết hiệu quả các vấn đề mà bộ máy cơ thông thường gặp phải. Dưới đây là một số thông tin tổng quan về Silicon.
1. Vật liệu Silicon trên đồng hồ là gì?
Silicon (Silic) – một nguyên tố hóa học có ký hiệu là Si, phổ biến thứ hai trong vỏ Trái Đất. Theo thống kê từ Trung tâm Thông tin Công nghệ sinh học Quốc gia Hoa Kỳ, Silic chiếm tỷ lệ 25,7% trong vỏ Trái Đất, chỉ sau Oxy.
Nhà khoa học Jöns Jacob Berzeliusm, người Thụy Điển đã phát hiện ra Silicon nguyên chất vào năm 1824. Năm 1854, nhà hóa học người Pháp Henri Sainte-Claire Deville thành công điều chế ra Silicon tinh thể.
Từ đó, vật liệu này xuất hiện phổ biến trong các ngành công nghiệp bán dẫn, chế tạo linh kiện điện tử, điện thoại, máy tính,… Nhiều người còn gọi giai đoạn cuối năm 1900 – đầu năm 2000 là Thời đại Silicon vì chất liệu này gần như mang tính thiết yếu trong mọi ngành công nghiệp điện tử.
Bộ phận hồi (màu xanh) làm bằng Silicon trên phiên bản Tourbillon của thương hiệu Breguet
Có thể bạn chưa biết: Thung lũng Santa Clara ở Hoa Kỳ – nơi tập trung những đế chế công nghệ lớn như Apple, Google, Meta,… còn được gọi là Thung lũng Silicon từ năm 1950. Tên gọi này cho thấy tầm quan trọng của Silicon – vật liệu cơ bản trong chế tạo vi mạch bán dẫn của thiết kế công nghệ.
Đến đầu thế kỷ 21, Silicon bắt đầu xuất hiện trong ngành sản xuất cỗ máy cơ qua phát minh của các “ông lớn” như Patek Philippe, Ulysse Nardin,… Đến nay, vật liệu “thần thánh” này dần được ưa chuộng vì sở hữu điểm cộng vượt trội.
2. Silicon được sử dụng trên bộ phận nào của đồng hồ?
Nhiều bộ phận quan trọng của máy cơ làm từ Silicon như dây tóc, hồi (bánh xe gai, ngựa), bánh răng,…
Các phần này trước đây vốn làm bằng kim loại hay hợp kim, có nhược điểm dễ bị hao mòn, ảnh hưởng bởi từ trường,… Việc thay thế bằng chất liệu Silicon có thể giúp khắc phục tất cả vấn đề trên.
Ưu điểm vượt trội của vật liệu Silicon trên đồng hồ
Tuy chỉ vừa ứng dụng vào sản xuất bộ máy trong vòng 2 thập kỷ trở lại đây, nhưng Silicon thật sự gây ấn tượng với giới chuyên môn bởi sở hữu nhiều điểm cộng nổi bật.
1. Không bị ảnh hưởng bởi từ trường, mang lại độ chính xác cao
Các thiết bị điện tử như tivi, điện thoại, loa, máy tính,… đều có khả năng phát ra từ trường gây ảnh hưởng đến phụ kiện xem giờ. Từ trường mạnh sẽ tác động đến linh kiện bằng kim loại trong bộ máy, đặc biệt là dây tóc dẫn đến tình trạng đứng máy, chết máy, giảm độ chính xác,…
Silicon có khả năng kháng từ tốt, giúp bộ máy chống lại tác động của từ trường. Vật liệu này còn có thể thay thế hợp kim chống từ hoặc cơ chế chống từ bằng lồng Faraday truyền thống vốn làm tăng trọng lượng thiết kế.
Dây tóc làm từ Silicon (màu xám) do hãng Rolex chế tác
2. Chống mài mòn, tăng tuổi thọ linh kiện
Việc linh kiện sẽ bị hao mòn theo thời gian bởi quá trình ma sát là điều vốn phải chấp nhận ở đồng hồ cơ. Sự hao hụt này còn dẫn đến các vấn đề khác như tăng sai số, giảm thời gian trữ cót, phát sinh chi phí bảo dưỡng, lau dầu định kỳ.
Silicon là vật liệu có thể giải quyết tình trạng hao mòn linh kiện vì có khả năng chống ma sát, giúp đảm bảo độ chính xác, máy bền hơn, tiết kiệm ngân sách sửa chữa.
3. Trọng lượng siêu nhẹ, chỉ bằng 1/4 thép
Silicon có khối lượng riêng chỉ khoảng 2,33g/cm3, nhẹ hơn thép gần 4 lần (8g/cm3). Sử dụng vật liệu này cho phép nhà sản xuất mang đến những chiếc đồng hồ cơ nhẹ nhàng hơn.
Tuy nhẹ nhưng độ cứng của Silicon lên đến 1.100 Vickers, gấp 1,6 lần thép (700 Vickers), giúp linh kiện ít bị biến dạng, mài mòn.
4. Khả năng đàn hồi tốt nhưng không biến dạng
Vật liệu Silicon trên bộ dao động cơ khí có khả năng đàn hồi cực tốt nhưng vẫn không bị thay đổi hình dạng. Tính đàn hồi giúp lò xo cân bằng đàn hồi và trở về trạng thái ban đầu nhanh chóng, cho phép nhà sản xuất gia tăng tần số dao động và độ chính xác cho cỗ máy.
Một số thương hiệu nổi tiếng như Omega, Patek Philippe hay Frederique Constant đã giới thiệu các bộ chuyển động sử dụng Silicon có tần số dao động lên đến 10, 15Hz, thậm chí là 40Hz (288.000 vph), gấp 13 lần con số 3Hz (21.600 vph) phổ biến trên đồng hồ cơ thông thường.
Bánh xe gai bằng Silicon của Breguet
Nhược điểm của Silicon và công nghệ khắc phục
Tuy sở hữu nhiều điểm cộng nổi bật nhưng Silicon vẫn có hai khuyết điểm là rất giòn và nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Theo thời gian, nhà nghiên cứu đã phát triển ra hai công nghệ để giải quyết vấn đề mà vật liệu này đang gặp phải.
- Wafer Silicon
Thanh Silicon hình trụ lớn rất giòn và dễ vỡ, gây khó khăn trong quá trình chế tác các bộ phận siêu nhỏ, yêu cầu độ chính xác cao của đồng hồ cơ. Wafer Silicon là những mảnh Silicon được cắt gọt tỉ mỉ, độ mỏng chỉ khoảng vài milimet, giúp nhà sản xuất dễ dàng gia công linh kiện hơn.
- Oxy hóa
Đây là quy trình tạo ra một lớp Silic Dioxide (SiO2) phủ bên ngoài Silicon. Lớp phủ này giúp thành phẩm có khả năng chịu nhiệt độ tốt và cứng cáp hơn, giúp khắc phục nhược điểm nhạy cảm với nhiệt độ của Silicon thông thường.
Cận cảnh bánh xe gai Silicon trên một phiên bản của hãng Breguet
Lưu ý: Silicon và Silicone là hai chất liệu hoàn toàn khác biệt
Nhiều người thường cho rằng vật liệu Silicon trên đồng hồ và Silicone sử dụng trong thẩm mỹ, mỹ phẩm là cùng một chất liệu. Trên thực tế, nhận định này là hoàn toàn sai lầm.
Silicon được ứng dụng bởi công nghệ bán dẫn, sản xuất vi mạch và bộ máy là một kim loại hóa học. Silicone sử dụng trong y tế, thẩm mỹ, mỹ phẩm là polymer hữu cơ gồm nguyên tử Silicon, Oxy và các nhóm hữu cơ khác.
Dù cả 2 vật liệu đều có thành phần Silicon, nhưng cấu trúc phân tử, đặc tính hóa học và cách thức ứng dụng có sự khác biệt hoàn toàn.
Lịch sử phát triển ngoạn mục của vật liệu Silicon trên đồng hồ
Thương hiệu tiên phong trong việc sử dụng Silicon để chế tạo bộ máy là Ulysse Nardin – hãng đồng hồ xa xỉ hàng đầu Thụy Sỹ. Năm 2001, Ulysse Nardin giới thiệu phiên bản Freak có bộ phận hồi (bánh xe gai và ngựa) làm bằng Silicon.
Bộ dao động bằng Silicon xuất hiện phổ biến trên thiết kế của Ulysse Nardin
Màn giới thiệu này vẫn còn dấy lên nhiều nghi vấn của giới chuyên gia về và hiệu năng của Silicon. Bước đột phá xảy ra vào năm 2005, Patek Philippe chính thức gia nhập cuộc chơi với 100 phiên bản đặc biệt Annual Calendar có bánh xe gai làm từ Silicon tinh thể.
Động thái này của thương hiệu xa xỉ bậc nhất thế giới đã gây bão trong ngành công nghiệp đồng hồ. Đây là sự chứng minh rõ ràng cho giá trị thực tế của Silicon chứ không còn dừng lại ở mức độ tiềm năng.
Nhận thấy tầm quan trọng của Silicon, Patek Philippe, Rolex và Swatch Group đã cùng hợp tác xây dựng một liên doanh tại CSEM (Trung tâm Nghiên cứu Công nghệ Vi mô và Điện tử Thụy Sỹ) để nghiên cứu chuyên sâu về vật liệu này.
Năm 2006, liên doanh lớn này phát triển một loại Silicon đặc biệt mang tên Silinvar®, sử dụng để chế tạo dây tóc cho mẫu Annual Calendar Ref. 5250 của Patek Philippe. Bằng sáng chế của công nghệ này được đồng sở hữu bởi ba công ty thành viên.
Cận cảnh giai đoạn lắp ráp bộ phận ngựa bằng Silicon vào bộ máy
Năm 2008, Patek Philippe tiếp tục giới thiệu phiên bản Annual Calendar Ref. 5350 có dây tóc làm từ Spiromax. Đây là vật liệu Silicon cải tiến chuyên sâu, phủ thêm một lớp Silicon Dioxide lên bề mặt để tăng độ cứng và khả năng chịu nhiệt.
Năm 2009, Breguet – thương hiệu con của Swatch Group trình làng mẫu Classique 5177 có bánh xe gai và ngựa bằng Silicon. Trong năm này, hãng cũng giới thiệu thiết kế Classique 5837 có bánh xe gai, ngựa và cả dây tóc đều làm bằng Silicon đầu tiên trên thế giới.
Năm 2014, Rolex giới thiệu lò xo cân bằng Syloxi chế tạo từ hỗn hợp Silicon và Oxit Silicon.
Thời gian đầu, sản xuất bộ máy Silicon là sân chơi của những ông lớn vì tốn kém nhiều chi phí và vấn đề về bằng sáng chế độc quyền.
Theo thời gian, liên doanh Patek Philippe, Rolex, Swatch Group bắt đầu nghiên cứu các công nghệ mới và nộp bằng sáng chế riêng, chi phí sản xuất của Silicon cũng giảm chỉ còn bằng 1/5 so với lúc đầu.
Đến nay, thương hiệu tầm trung như Frederique Constant, Certina, Tissot, Hamilton,… đã có thể tận dụng bộ máy cơ làm từ Silicon, điển hình là cỗ máy Powermatic 80 nổi tiếng của Swatch Group.
Xem ngay dòng đồng hồ Tissot 1853 Powermatic 80 trữ cót đến 80 giờ.
Bộ máy Powermatic 80 có bộ phận làm bằng Silicon
Bắt đầu từ tháng 11/2022 đến đầu năm 2023, bằng sáng chế về công nghệ oxy hóa Silicon sẽ được công bố rộng rãi tại khu vực châu Âu và Nhật Bản, mở ra cơ hội mới cho các nhà sản xuất tiếp cận gần hơn với loại chất liệu mới mẻ này.
Bài viết trên đây đã cung cấp những nội dung chi tiết nhất về vật liệu Silicon trên đồng hồ. Người đọc có thể xem thêm nhiều ấn phẩm chuyên sâu khác tại chuyên mục Thuật ngữ trên đồng hồ.
Tin tức liên quan về Vật liệu chế tác trên đồng hồ:
BÀI VIẾT LIÊN QUAN
Vật liệu Ceramic là gì? Tại sao Rolex, Omega rất thích dùng?
Power reserve là gì? Ưu điểm và 4 cách hiển thị trên mặt số
Novodiac là gì? Tìm hiểu bộ giảm sốc do Incabloc sản xuất
Kính Acrylic (kính nhựa) là gì? Ưu nhược điểm khi dùng
Ứng dụng gốm Ceramic ZrO2 trong sản xuất đồng hồ Titoni Impetus
Review Sellita SW200-1 – Bản sao hoàn hảo hay độc bản xuất sắc
Khám phá bộ máy Titoni T10 in-house kỷ niệm 100 năm thành lập
Tính năng Small second là gì, giải mã mặt số “giây nhỏ” trên đồng hồ
THẢO LUẬN