高强耐摔手机面板玻璃研究开题报告

全文总字数：3764字

1. 研究目的与意义（文献综述）

自2007年苹果（apple）开发出第一代智能手机，智能手机开始飞速发展。由于传统塑料面板的硬度低，不耐磨，且透明度不佳，使用一段时间后就会有很多划痕。因此，iphone开始着眼于玻璃面板，玻璃不仅硬度高、耐磨损，且透明性良好，长久使用后划痕依旧很好。可玻璃面板最大的问题在于不抗摔，根据资料发现，超过85%手机用户每年跌落一次,55%的用户每年跌落三次以上。因此，能否改善玻璃面板的抗摔性能变得至关重要。为此，corning公司研制出1.3mm超薄玻璃gorilla，并运用了化学增强技术，提高了手机面板玻璃的抗冲击强度。此后corning公司又不断将gorilla玻璃更新迭代，从初代的gorilla玻璃到2018年发布的gorilla6玻璃，每代性能均有不小的提高，gorilla4从1m的高度跌落，完好率能达到80%，而gorilla6则能经受15次从1m的连续掉落。除corning公司之外，德国的schott，日本的电气硝子（neg）和旭硝子（agc）还有我国的南玻、彩虹、成都光电、凯盛、国显、海南特玻等都在进行生产智能手机玻璃。

随着科技的进步，手机朝着轻薄化和大屏占比的方向发展，其中，玻璃面板的研究起着至关重要的影响。玻璃面板的厚度从最开始的1.3mm，以后逐步减少到0.7、0.63、0.6、0.57、0.5、0.4、0.33mm。schott的超薄基片厚度可达0.025-0.021mm。我国2014年还只能生产出厚度为0.33mm的玻璃、2018年4月已经生产出0.12mm超薄板。虽然厚度降低了，但玻璃的强度不降反升。这一切要归功于玻璃面板的相关研究。玻璃成分由最开始的钠钙硅酸盐玻璃发展到现在的高铝硅酸盐玻璃和无碱硼硅酸盐玻璃。而化学增强的方法也由最初的一步法到目前的二步法和多步法离子交换。

2019年全球智能手机出货量达15.4亿台，我国智能手机出货量达3.7亿台，其相应的智能手机玻璃面板的市场需求也日益提高。而目前的手机市场对于手机面板玻璃的要求不仅是量，更多的是质。随着科技发展，人们对于手机面板玻璃的要求已经不仅仅局限于抗摔和高强度了。防水雾，防油污及指纹污染；高温不变形不弯曲，尺寸稳定性良好；反射率低，可阻炫光；绿色低碳，无毒无污染。这些都成了衡量一块玻璃面板好坏的指标。所以，既要能满足目前的市场需求，又要制得更加抗摔高强的手机面板玻璃，任重而道远。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

本实验采用铝硅酸盐系统，熔制一系列li₂o和p₂o₅含量不同的li₂o-na₂o-al₂o₃-sio₂-p₂o₅系统玻璃。sio₂作为玻璃的主要形成体，构成玻璃的基本骨架。al₂o₃作为玻璃的中间体，因其分子体积较sio₂大，代替sio₂后，使玻璃网络中有足够的网络间隙有利于碱金属离子的交换，另外，网络空间扩大，可以容纳大体积的k ,利于离子交换。li₂o与na₂o一起用，不仅可以增强玻璃化学稳定性，还可以加强玻璃的例子交换效果。玻璃中加入p₂o₅,使结构较为开放，利于碱离子扩散，加快离子交换速度，减少交换时间，在短时间内形成较大表面应力层深度。

改变热处理的制度、温度、时间来将玻璃热处理成微晶玻璃。通过观测晶体种类和晶体形貌来分析晶化演变。通过化学增强来改善玻璃性能，本实验采用低温型离子交换。然后测试微晶玻璃的显微硬度，dol（应力层深度）,cs（表面压应力）等指标。从而确定性能最好的一组成分组成。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告；

第4－5周：按照设计方案，制备玻璃样品；

第6－12周：完成微晶玻璃xrd, sem测试，完成0.7mm玻璃化学强化并测试cs,dol数据。查阅文献分析该系统玻璃的结构变化规律；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] gan, h.; hess, p. c., phosphate speciation in potassium aluminosilicate glasses. american mineralogist 1992, 77, 495-506.

[2] brow, r. k.; kirkpatrick, r. j.; turner, g. l., the short range structure of sodium phosphate glasses i. mas nmr studies. journal of non-crystalline solids 1990, 116 (1), 39-45.

[3] yamashita, h.; yoshino, h.; nagata, k.; inoue, h.; nakajin, t.; maekawa, t., nuclear magnetic resonance studies of alkaline earth phosphosilicate and aluminoborosilicate glasses. journal of non-crystalline solids 2000, 270, 48-59.