【明報專訊】〈科學版〉之前解釋過機械腕表的運作原理（bit.ly/3egylHx），其中擺輪和擒縱系統都是重要組件，負責控制表內能量釋放的速度，亦即指針走時的速度和精準度。擺輪游絲在機械腕表中不停運作，今期再跟大家深入認識腕表的「心臟」；近年很多品牌也以「矽游絲」為賣點，矽是什麼？用作游絲又有什麼好處？
腕表界公認，游絲是由荷蘭物理、天文及數學家Christiaan Huygens發明。他在1675年將游絲安裝在擺輪上，為計時工具開啟了新時代。直到今日，主流腕表機芯擒縱系統內的擺輪游絲結構，幾乎都仍沿用相同的形式。
鐵游絲熱脹冷縮 影響走時
游絲結構雖大同小異，但數百年來也經歷改革，最重要是製作物料。游絲最早主要用鐵製成，會熱脹冷縮和受磁，由於它幼細如髮絲，即使是些微變化也對擺輪擺動幅度帶來很大影響，隨時導致走時誤差。
在1896年，瑞士科學家Charles Édouard Guillaume研發出Invar合金，由約36%鎳和64%鐵組成，有效控制熱脹冷縮；之後他進一步加入鉻，研發出由52%鐵、36%鎳和12%鉻組成的Elinvar合金，膨脹系數非常低，彈性亦穩定。Guillaume於1920年獲得諾貝爾物理學獎，鐘表業亦紛紛開始以Elinvar用作游絲物料。1933年瑞士機械工程師Reinhard Straumann發現在鎳鐵鉻合金中再加入鈷、鈦、鈹等元素，可調配出膨脹系數更低、彈性更佳的游絲，即後來被Swatch集團收購，現時市場最常見的Nivarox游絲。
但Nivarox終歸有鐵的成分，並不防磁。東方表行腕表服務中心維修師劉師傅指出，一旦腕表進入磁場強大的環境，例如醫療儀器的附近，游絲會因為受磁而黏在一起，影響腕表的精準度。很多品牌也努力研究防磁物料，包括近年大熱的「矽游絲」。
矽輕巧抗氧化 不易拉扯變形
矽（化學符號Si）元素受公眾廣泛認知，可能是因為美國加州矽谷（Silicon Valley）。矽是電腦和半導體行業中非常重要的原材料，是一種外觀帶灰藍色金屬光澤、堅硬但易碎的晶體。但在大自然中，它更常以另一種我們常見的形態出現——二氧化矽（SiO2），即是沙的主要成分。「矽是地殼中含量第二多的元素，僅次於氧。化學結構跟碳相近，均為四價元素（即其原子結構外圍有4粒電子）。其結構堅硬而輕巧，有防磁、耐磨蝕、耐侵蝕等特質。在拋光後亦可以成為光滑、低摩擦系數的物料。」東方表行大中華區市場推廣部主管曾子禧解釋。
曾子禧提到，矽早在半導體行業中經常用到，不過對當年的腕表界來說卻是新事物，「但其輕巧、不受磁、抗氧化、不容易拉扯變形，不會出現金屬疲態，亦不太受溫度影響等天然特點，可以克服金屬的弱點」。於是在1990年代末，幾個腕表品牌包括Rolex、Patek Philippe、Ulysse Nardin，以及Swatch集團，委託專家研究將矽運用到腕表的可能。「當初開發時，他們已經想將矽應用到游絲、擒縱上面。而矽一開始在腕表中登場便是游絲，後來再到擒縱叉、擒縱輪、擺輪等核心擒縱部件上。」
製作矽擒縱和游絲的過程複雜，需運用深反應離子蝕刻（deep reactive ion etching）方法，在矽物料上刻出以微米（即千分之一毫米）計算的各種形狀，包括擒縱叉、擒縱輪，以及同心圓游絲的形狀。製成的矽零件一體成形，亦因為其低摩擦系數，毋須潤滑油已能順暢運作，「所以零件不會因為長期摩擦而損耗，亦不會像傳統機芯，因為潤滑油質變乾而受影響」。
缺點：強烈衝擊或斷裂
2005年，Patek Philippe推出搭載矽擒縱輪的Ref. 5250腕表，引起市場關注；2017年時品牌進一步改良Silinvar矽游絲，搭載於Aquanaut Ref. 5650G-001，在游絲內、外側做出凸起的曲線，確保游絲在收放過程中保持同心圓形狀，令腕表在不同角度時均能維持精準運作。後來Swatch集團亦製成矽擒縱與矽游絲，搭載在旗下Breguet腕表中。
然而矽游絲也有缺點，當受到強烈衝擊時有可能立即斷裂，這也是部分品牌不使用矽游絲的原因。不過，矽游絲始終愈來愈普及，隨着技術愈趨成熟，成本下降，漸漸從高端走入中價品牌。例如Swatch集團旗下的Omega，在2008年開始採用矽游絲至今。2014年，Rolex亦推出搭載矽游絲的Datejust Pearlmaster 34女裝腕表，但同時間沒有停止應用其獨家專利，以鈮、鋯與氧合金材料製成的藍色Parachrom游絲。
曾子禧認為：「很難說某一種物料製作游絲最好，另一種最差。但科技愈發展，不同品牌愈希望能研發一些更輕、更穩定的物料製作游絲，令腕表更精準。」
