手机盖板材料进入纳米微晶时代

式中E：弹性模量，MPa；

γ：断裂表面能；

C：微裂纹的临界长度。

从式中可以看出来，玻璃强度的增加是依靠弹性模量E或者断裂表面能γ的增加或者微裂纹的临界长度C的减少来实现的。

微玻璃晶化后，玻璃内部结构发生明显变化，因玻璃中晶体增加，明显提高了玻璃的本征强度，透明玻璃中晶粒大小在30-50nm之间，使玻璃的内部结构更加致密，微晶玻璃弹性模量（80～150GPa)高于玻璃的弹性模量（约60GPa）；当微晶玻璃受到外力作用时，裂纹在微晶玻璃内部生长和扩散过程中，能反复被晶界阻止且改变生长方向，形成了较高的断裂表面能γ；由于玻璃中晶体数量的增加，将有效阻止裂纹的扩展，使得微裂纹临界长度C控制在很小的程度之内；玻璃微晶化后有效提高玻璃的机械强度。

可强化微晶玻璃配方引入含量较高的氧化锂，微晶玻璃元件通过化学强化，表层一定深度的Li＋与盐浴中Na＋发生离子交换，离子半径大的Na＋替代离子半径小的Li＋，冷却后在表面形成压应力层的保护层，抵消外部冲击产生的张应力，抑制纹扩展，进一步提升元件的强度，与未强化玻璃相比强度能提升2-4倍。

微晶玻璃中由于晶体的存在，有效弥补了3D热弯过程中玻璃网络结构打断或变形导致强度的损失，提高了3D热弯成型耐摔性，3D微晶玻璃比高铝玻璃耐摔性提升3-5倍。

纳米微晶手机盖板导热性能优异，纳米微晶玻璃材料导热系数是高铝玻璃2-3倍，有助于提高手机散热能力，优化热管理。

微晶玻璃的组成决定其成本远高于高铝玻璃，目前只可能被高端手机采用，但随着技术进步和用量增加，成本进一步降低，进入中端手机市场应指日可待。

二、纳米微晶玻璃手机盖板量产的关键技术

高强度微晶玻璃盖板成分设计需要平衡熔炼、光学、热学以及化学强化等多项性能；基质玻璃熔制温度高，组分挥发不稳定和成型的分相，给晶体均匀形成带来巨大的困难，精确控制基质玻璃组分和抑制成型分相为基质玻璃制备关键技术；

微晶玻璃的可见光透光率主要受玻璃中微晶体、玻璃相折射率和晶体对可见光的散射的影响，降低微晶玻璃中晶粒尺寸以及降低晶体折射率与残余玻璃相折射率间的差异可以有效减少散射面积，提高透光率。玻璃中微晶增加光的散射，导致光学性能有所下降，设计合适的微晶种类和晶粒尺寸是技术难点之一；

目前市场上的曲面屏手机均采用了玻璃盖板3D成型工艺，微晶玻璃3D成型温度超过结晶温度，玻璃中晶体尺寸、含量或结构可能发生改变，可能导致玻璃失透和变色，无法达到手机盖板需要的透光率要求；热弯精密控制玻璃相、晶相的比例非常重要，该比例将直接影3D盖板的耐摔性能；3D成型盖板膨胀一致性对后制成成本影响很大，长宽方向膨胀精密控制受材料和工艺装备影响较大，调控难度指数高； 

微晶玻璃化学强化准确定量评价和量产工艺开发难度大，化学强化曲线精确测量受材料性质、结构影响很大，强化用熔盐全生命周期评价和调控难度大，开发可重复量产工艺是稳定量产关键。