中国粉体网讯 近期，华为和苹果鏖战高端手机市场，前后脚发布旗舰手机，让低迷多时的智能手机市场热闹不已。
苹果发布iPhone14系列，该系列继续采用美国康宁生产的“超瓷晶”玻璃面板。据了解，在手机玻璃上，一直以美国康宁为主，而且康宁的玻璃专供苹果，不卖给华为，国内其他手机商也不可能拿到，这让苹果在这方面优越感十足。
而就在苹果发布iPhone14系列的两天前，华为发布最新手机Mate50系列。在宣传方面，华为列出了其六大卖点，小编注意到其中一条便是Mate50系列使用了昆仑玻璃，Mate50昆仑版整机耐摔抗跌落能力相比普通玻璃提升10倍，某些性能甚至高于康宁超瓷晶，同时昆仑玻璃也获得了业界首个瑞士SGS五星抗跌耐摔认证。
摔不坏的秘密
据了解，华为的昆仑玻璃出自重庆鑫景特种玻璃有限公司，据鑫景特玻首席科学家、国家特种玻璃重点实验室主任姜宏教授说，华为采用的昆仑玻璃和苹果超瓷晶其实是一种材质，它们皆属于一种叫透明纳米微晶玻璃的材料。
图片来源：华为官网
“一块微晶玻璃屏，绝大多数成分是纳米微晶。晶体充满在整个玻璃中。”姜宏介绍，昆仑玻璃经过1600度高温铂贵金属熔炼、24小时高温纳米晶体生长、108道微晶原材及面板加工工序的匠心打造，通过复合粒子强化注入，每一片昆仑玻璃中有亿亿颗高强度纳米晶体，抗冲击，阻开裂。
“玻璃是脆性材料，其破碎主要原因是微裂纹的扩展。而微晶玻璃里面的亿亿颗纳米晶体粒子，裂纹在扩展的时候碰到晶粒，裂纹就会绕道。要想把玻璃裂开，需要绕过很多晶体，而这个路径就会很长，所以对裂纹扩展有阻碍作用。”姜宏解释。
受苹果、华为追捧的微晶玻璃是怎样的材料?
微晶玻璃是由基础玻璃经过一定程序的热处理控制成核和晶化形成的，包含一定量微晶的多晶材料。在20世纪50年代，美国康宁公司的STOOKEY博士在一次从玻璃中析出银颗粒的实验中偶然获得了微晶玻璃。经验丰富的他很快意识到这种新材料可能具有非凡的性能和应用前景，由此开展了进一步的探索实验，并最先实现了微晶玻璃的商业应用。
玻璃（a）、微晶玻璃（b）、陶瓷的微观结构示意图（c）
微晶玻璃通常也叫玻璃陶瓷，高结晶度的玻璃陶瓷材料的物相结构实际上与常见陶瓷材料相差无几。“微晶玻璃”译法中的“微”字意指微小或微少，用于修饰“晶”（即晶体）时，即表示晶体的尺寸小或含量少，而词根“玻璃”意指材料本身以玻璃为主体。这样，这种译法很容易让不熟悉这种复相材料的研究者误解这种材料仅由少量晶体或小尺寸晶体与玻璃基体共同形成。而采用“玻璃陶瓷”则可在恰当反映这种复相材料本身物相组成的基础上避免上述误解发生。
图片来源：重庆鑫景特种玻璃有限公司
微晶玻璃结合了玻璃和陶瓷的优点，通过控制原始玻璃的组成和热处理制度，微晶玻璃可以实现很多优异的性能，使其具有优良的力学、热学和机械性能，可以应用于光学、电学和生物等领域。其中透明微晶玻璃是微晶玻璃材料发展过程中的一项重要发现，因其具有透可见光的特性，已用于大型望远镜镜坯、太阳能电池和光学器件等领域。
微晶玻璃主要材质有哪些？
1、铝硅酸盐系微晶玻璃
铝硅酸盐微晶玻璃主要包括锂铝硅、镁铝硅和锌铝硅等体系，晶相主要包括β-石英固溶体，β-锂辉石，堇青石等，它们具有优异的热稳定性，物理和化学性能。
锂铝硅微晶玻璃在微晶玻璃领域中占有重要地位，微晶玻璃析出β-石英固溶体的热膨胀系数为负值，可以抵消玻璃相的正膨胀，从而降低了材料的热膨胀系数，具有超低膨胀系数，可制备出零膨胀率锂铝硅透明微晶玻璃。
镁铝硅系统微晶玻璃因玻璃成分、热处理制度和晶核剂种类的不同，其晶化过程中可析出堇青石，顽辉石，方石英等多种晶相，其中堇青石微晶玻璃具有优良的介电性能、机械强度和热稳定性，已应用于集成电路基板、雷达天线罩等。
常见微晶玻璃体系的化学组成、主晶相和主要特征
2、磷酸盐微晶玻璃
磷酸盐微晶玻璃在结构上和硅酸盐微晶玻璃相似，也由磷氧四面体构成基本结构单元。但磷还可以形成sp3d杂化，因此PO4-四面体不能像硅酸盐的SiO4四面体一样，彼此在4个角上连接成网络，而只能与其他四面体在3个角上相连。这样的结构特点加上P5+的大阳离子场强，使得磷酸盐微晶玻璃的性质又区别于硅酸盐微晶玻璃。如磷酸盐微晶玻璃析晶倾向较大、化学稳定性较差等。
3、硼硅酸盐微晶玻璃
硼硅酸盐微晶玻璃因具有低热膨胀系数，高化学稳定性和良好的介电性能而得到广泛应用，如B2O3-Al2O3-SiO2通过添加成核剂TiO2和ZrO2，可获得纳米晶莫来石透明微晶玻璃。
4、氟氧化物微晶玻璃
氟氧化物玻璃对于稀土离子是较好的基质材料，相对于氧化物玻璃，它们具有比较低的声子能量，无辐射跃迁几率小。
微晶玻璃如何制备？
微晶玻璃的制备方法主要有熔融法，溶胶-凝胶法和烧结法。
熔融法是最常见的一种制备方法，其工艺流程为：将原料进行充分混合后在合适的熔制温度进行熔融，然后将玻璃液倒入模具中成型，经退火后在一定温度下进行核化和晶化，从而制得微晶玻璃。熔融法的特点是可以用玻璃成型方法，如拉制，压延，浇注等方法来制做形状复杂的制品。
溶胶-凝胶法是一种湿化学方法，主要原理是将前躯体经过水解和缩合反应形成凝胶，然后在较低温度下来烧结制备微晶玻璃。相比传统工艺，其优点是制备温度比传统方法低，原料混合的均匀性好，产品纯度高。
烧结法是将粉状玻璃原料经过成型后，通过烧结工艺使玻璃析晶，从而得到微晶玻璃的一种方法。其主要工艺流程为：原料混合→熔制→水淬→粉碎→烘干→成型→烧结→冷加工，烧结法制备微晶玻璃通常不需要加入晶核剂，主要利用粉末较高的表面能经过烧结得到析晶良好的微晶玻璃，适用于极高温度熔制或难以析晶的玻璃体系。
结束语
微晶玻璃是人们充分利用玻璃的热力学和动力学特性而获得的新材料，微晶玻璃在特性上是一种介于玻璃和陶瓷之间的材料，特性上表现地更耐刮、更强韧。特别是高品质铝硅酸盐玻璃，化学强化后拥有出色的耐刮擦性能和机械强度，适用于电容式触摸屏技术的保护面板。随着人们对其透明机理、显微结构和工艺制度等研究的不断深入，微晶玻璃的应用前景将更加广阔。
参考来源：
[1]王钦等.微晶玻璃研究进展
[2]黄志强等.透明微晶玻璃的研究进展
[3]赵鸣等.玻璃陶瓷增韧研究进展
[4]刘道春等.玻璃陶瓷的研究与发展
（中国粉体网编辑整理/山川）
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