手機(jī)的玻璃需要這么多粉體材料 承德人和礦業(yè)

近日，據(jù)Mashable消息，全球知名特殊玻璃和陶瓷材料制造商康寧公司周三在加州森尼維爾推出了新型玻璃顯示材料Gorilla Glass 6。文章稱，這種玻璃的一大特性就是其紋理看起來像其他材質(zhì)，例如，石頭、木頭、蛇皮等。

近年來智能手機(jī)發(fā)展迅速，2017年1月到7月我國手機(jī)市場總的出貨量為2.81億臺(tái)，智能手機(jī)達(dá)到2.66億臺(tái)，相應(yīng)的智能手機(jī)面板、蓋板需求也日益增長，估計(jì)未來每年手機(jī)的前蓋板和后蓋板玻璃用量7~8億片，從而推動(dòng)手機(jī)玻璃的研究與制造的發(fā)展。

隨著時(shí)代的發(fā)展，智能手機(jī)采用了3D、4D全屏曲玻璃，但對(duì)玻璃的耐磨損、抗劃傷、抗摔、抗跌落均提出了更高的要求，促進(jìn)了玻璃成分和相應(yīng)的精密模壓或熱彎、化學(xué)增強(qiáng)等工藝的研究。

玻璃機(jī)身的主要成分分析

我們知道，玻璃是非晶無機(jī)非金屬材料，其主要成分是二氧化硅及氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀等。

二氧化硅

二氧化硅為玻璃主要網(wǎng)絡(luò)形成物，可提高玻璃強(qiáng)度、彈性模數(shù)、硬度及化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)增加脆性、黏度和軟化點(diǎn)，智能手機(jī)玻璃中用量為55%~65%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），不能低于55%。

氧化鋁

玻璃原料中加入少量氧化鋁，能夠降低玻璃的析晶傾向，提高化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，改善熱穩(wěn)定性，但當(dāng)其含量過多時(shí)（Al₂O₃>5%），就會(huì)增高玻璃液的黏度，使熔化和澄清發(fā)生困難，反而增加析晶傾向，并易使玻璃原板上出現(xiàn)波筋等缺陷。

氧化鈣

玻璃中加入適量的氧化鈣，能夠降低玻璃液的高溫黏度，促進(jìn)玻璃液體的熔化和澄清。溫度降低時(shí)，能夠增加玻璃液黏度，有利于提高引上速度。但是，其缺點(diǎn)是當(dāng)其含量增高時(shí)，會(huì)增加玻璃的析晶傾向，減少玻璃的熱穩(wěn)定性，提高退火溫度。

氧化鎂

氧化鎂作為氧化家族的成員其作用與氧化鈣類似。但卻勝于氧化鈣，原因是氧化鎂沒有增加玻璃析晶傾向的缺點(diǎn)。所以能夠可適量的代替氧化鈣，但是，要注意不能過量，過量則會(huì)出現(xiàn)透輝石結(jié)晶，提高退火溫度，降低玻璃對(duì)水的穩(wěn)定性。

五氧化二磷

P₂O₅是一種玻璃形成體。雖然其黏度小、易熔，但化學(xué)穩(wěn)定性差，熱膨脹系數(shù)大，過去很少應(yīng)用于手機(jī)玻璃。

近年來發(fā)現(xiàn)在鋁酸鹽玻璃中加入P₂O₅后，P₂O₅以[PO₄]四面體共頂連接，網(wǎng)絡(luò)的連接程度及完整性顯然低于硅酸鹽玻璃，結(jié)構(gòu)比較開放，有利于堿離子的擴(kuò)散，能夠增加離子交換速度，減少離子交換時(shí)間，從而可實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)形成較大的表面壓應(yīng)力層深度。

助溶劑——氧化鈉、氧化鉀

氧化鈉、氧化鉀作為玻璃良好助溶劑，能夠降低玻璃液的黏度，促進(jìn)玻璃液的熔化和澄清，還能大大降低玻璃的析晶傾向，缺點(diǎn)則是會(huì)降低玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。

此外，玻璃原料中常含有少量三氧化二鐵、氧化鐵、三氧化二鉻等有害成分。

Fe₂O₃能使玻璃著色，降低玻璃的透明度、透紫外線性能、透熱性和機(jī)械強(qiáng)度，造成熔化澄清困難，并給玻璃的溶制品帶來不良影響。

三氧化二鉻能較強(qiáng)烈地使玻璃著色，減少透明度，鉻礦物顆粒能在玻璃上形成黑點(diǎn)。

二氧化鈦能提高玻璃的光折射和吸收紫外線性能；在三氧化二鐵與二氧化鈦超出一定含量時(shí)，使玻璃組分中氧化鐵的染色作用增強(qiáng)。

智能手機(jī)玻璃成分的技術(shù)要求

智能手機(jī)用玻璃包括蓋板（保護(hù)玻璃）、觸摸屏、顯示器。通常最外層是蓋板，然后是觸摸屏、再后面是顯示器。為了減輕重量，提高透光度和節(jié)約成本，將蓋板和觸摸屏結(jié)合在一起，或者將觸摸屏與顯示器結(jié)合在一起。

玻璃蓋板主要起保護(hù)手機(jī)觸摸屏與顯示器的作用。觸摸屏玻璃基片通過表面鍍ITO膜與電容觸摸檢測結(jié)合在一起。至于顯示器玻璃基片則根據(jù)LCD或LED的具體工藝要求進(jìn)行制作。

由于手機(jī)玻璃的功能不同，對(duì)技術(shù)指標(biāo)的要求也不完全相同，但其基本要求是一致的，主要為：

力學(xué)性質(zhì)

力學(xué)性質(zhì)中彈性模數(shù)E代表了材料結(jié)構(gòu)鍵的強(qiáng)度，E愈高，在外力作用下材料不易變形。智能手機(jī)用玻璃彈性模數(shù)應(yīng)有一定數(shù)值，E太低，玻璃強(qiáng)度不夠，太高就會(huì)影響玻璃的韌性。由于韌性和脆性兩者之間有矛盾，韌性越好，則發(fā)生脆性斷裂的可能性越小，而彈性模量愈高，材料在外力作用下不易變形。

所以，需要根據(jù)智能手機(jī)玻璃的使用要求來確定彈性模量，如要求玻璃韌性好，則彈性模量就不宜太高。

光學(xué)性質(zhì)

光學(xué)性質(zhì)主要為透明度和折射率，透明度以可見光、近紫、近紅外波段200~2400nm的透過率表示，通常要求>91%。折射率不宜太大，否則對(duì)陽光的反射太高，產(chǎn)生眩光，影響人目對(duì)手機(jī)的觀察，一般nd在1.49~1.51左右。

電學(xué)性質(zhì)

目前智能手機(jī)為觸摸屏，玻璃基片的電學(xué)性質(zhì)必須根據(jù)觸摸屏的要求，在頻率54~2986MHz范圍內(nèi)，介電常數(shù)6.9~7.9，介電損失0.022~0.026。

化學(xué)穩(wěn)定性

我們平時(shí)在使用手機(jī)的過程中，肯定會(huì)接觸到大氣中的水分、污染氣體以及汗水的浸蝕，在玻璃基片儲(chǔ)存和制備過程中也會(huì)產(chǎn)生風(fēng)化，故化學(xué)穩(wěn)定性也是智能手機(jī)玻璃的一項(xiàng)較重要的指標(biāo)。

總結(jié)：

目前智能手機(jī)用玻璃成分設(shè)計(jì)仍然處于實(shí)驗(yàn)性階段，與一般玻璃成分設(shè)計(jì)相比，智能手機(jī)玻璃成分設(shè)計(jì)要考慮玻璃性能的要求，還要考慮其成本因素以及市場的接受程度。所以，未來玻璃手機(jī)的全面推廣還要受眾多因素的考證。