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智能手机的玻璃需要这么多粉体材料?

中国粉体网 2018/7/23 08:54:02 点击 1364 次

导读 近日,据Mashable消息,全球知名特殊玻璃和陶瓷材料制造商康宁公司周三在加州森尼维尔推出了新型玻璃显示材料Gorilla Glass 6。文章称,这种玻璃的一大特性就是其纹理看起来像其他材质,例如,石头、木头、蛇皮等。

中国粉体网讯  近日,据Mashable消息,全球知名特殊玻璃和陶瓷材料制造商康宁公司周三在加州森尼维尔推出了新型玻璃显示材料Gorilla Glass 6。文章称,这种玻璃的一大特性就是其纹理看起来像其他材质,例如,石头、木头、蛇皮等。


近年来智能手机发展迅速,2017年1月到7月我国手机市场总的出货量为2.81亿台,智能手机达到2.66亿台,相应的智能手机面板、盖板需求也日益增长,估计未来每年手机的前盖板和后盖板玻璃用量7~8亿片,从而推动手机玻璃的研究与制造的发展。


随着时代的发展,智能手机采用了3D、4D全屏曲玻璃,但对玻璃的耐磨损、抗划伤、抗摔、抗跌落均提出了更高的要求,促进了玻璃成分和相应的精密模压或热弯、化学增强等工艺的研究。

玻璃机身的主要成分分析


我们知道,玻璃是非晶无机非金属材料,其主要成分是二氧化硅及氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾等。


二氧化硅


二氧化硅为玻璃主要网络形成物,可提高玻璃强度、弹性模数、硬度及化学稳定性,同时增加脆性、黏度和软化点,智能手机玻璃中用量为55%~65%(质量分数),不能低于55%。


氧化铝


玻璃原料中加入少量氧化铝,能够降低玻璃的析晶倾向,提高化学稳定性和机械强度,改善热稳定性,但当其含量过多时(Al2O3>5%),就会增高玻璃液的黏度,使熔化和澄清发生困难,反而增加析晶倾向,并易使玻璃原板上出现波筋等缺陷。


氧化钙


玻璃中加入适量的氧化钙,能够降低玻璃液的高温黏度,促进玻璃液体的熔化和澄清。温度降低时,能够增加玻璃液黏度,有利于提高引上速度。但是,其缺点是当其含量增高时,会增加玻璃的析晶倾向,减少玻璃的热稳定性,提高退火温度。


氧化镁


氧化镁作为氧化家族的成员其作用与氧化钙类似。但却胜于氧化钙,原因是氧化镁没有增加玻璃析晶倾向的缺点。所以能够可适量的代替氧化钙,但是,要注意不能过量,过量则会出现透辉石结晶,提高退火温度,降低玻璃对水的稳定性。


五氧化二磷


P2O5是一种玻璃形成体。虽然其黏度小、易熔,但化学稳定性差,热膨胀系数大,过去很少应用于手机玻璃。


近年来发现在铝酸盐玻璃中加入P2O5后,P2O5以[PO4]四面体共顶连接,网络的连接程度及完整性显然低于硅酸盐玻璃,结构比较开放,有利于碱离子的扩散,能够增加离子交换速度,减少离子交换时间,从而可实现短时间内形成较大的表面压应力层深度。


助溶剂——氧化钠、氧化钾


氧化钠、氧化钾作为玻璃良好助溶剂,能够降低玻璃液的黏度,促进玻璃液的熔化和澄清,还能大大降低玻璃的析晶倾向,缺点则是会降低玻璃的化学稳定性和机械强度。


此外,玻璃原料中常含有少量三氧化二铁、氧化铁、三氧化二铬等有害成分。


Fe2O3能使玻璃着色,降低玻璃的透明度、透紫外线性能、透热性和机械强度,造成熔化澄清困难,并给玻璃的溶制品带来不良影响。


三氧化二铬能较强烈地使玻璃着色,减少透明度,铬矿物颗粒能在玻璃上形成黑点。


二氧化钛能提高玻璃的光折射和吸收紫外线性能;在三氧化二铁与二氧化钛超出一定含量时,使玻璃组分中氧化铁的染色作用增强。


智能手机玻璃成分的技术要求


智能手机用玻璃包括盖板(保护玻璃)、触摸屏、显示器。通常最外层是盖板,然后是触摸屏、再后面是显示器。为了减轻重量,提高透光度和节约成本,将盖板和触摸屏结合在一起,或者将触摸屏与显示器结合在一起。


玻璃盖板主要起保护手机触摸屏与显示器的作用。触摸屏玻璃基片通过表面镀ITO膜与电容触摸检测结合在一起。至于显示器玻璃基片则根据LCD或LED的具体工艺要求进行制作。


由于手机玻璃的功能不同,对技术指标的要求也不完全相同,但其基本要求是一致的,主要为:


力学性质


力学性质中弹性模数E代表了材料结构键的强度,E愈高,在外力作用下材料不易变形。智能手机用玻璃弹性模数应有一定数值,E太低,玻璃强度不够,太高就会影响玻璃的韧性。由于韧性和脆性两者之间有矛盾,韧性越好,则发生脆性断裂的可能性越小,而弹性模量愈高,材料在外力作用下不易变形。


所以,需要根据智能手机玻璃的使用要求来确定弹性模量,如要求玻璃韧性好,则弹性模量就不宜太高。


光学性质


光学性质主要为透明度和折射率,透明度以可见光、近紫、近红外波段200~2400nm的透过率表示,通常要求>91%。折射率不宜太大,否则对阳光的反射太高,产生眩光,影响人目对手机的观察,一般nd在1.49~1.51左右。


电学性质


目前智能手机为触摸屏,玻璃基片的电学性质必须根据触摸屏的要求,在频率54~2986MHz范围内,介电常数6.9~7.9,介电损失0.022~0.026。


化学稳定性


我们平时在使用手机的过程中,肯定会接触到大气中的水分、污染气体以及汗水的浸蚀,在玻璃基片储存和制备过程中也会产生风化,故化学稳定性也是智能手机玻璃的一项较重要的指标。


总结:


目前智能手机用玻璃成分设计仍然处于实验性阶段,与一般玻璃成分设计相比,智能手机玻璃成分设计要考虑玻璃性能的要求,还要考虑其成本因素以及市场的接受程度。所以,未来玻璃手机的全面推广还要受众多因素的考证。

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