高强耐摔手机背板玻璃研究开题报告

全文总字数：4303字

1. 研究目的与意义（文献综述）

2007年开始，智能手机正式问世，当时对于手机面板及背板采用何种材料，不同公司持有不同意见，乔布斯与康宁公司商榷过后，最终决定由康宁公司提供高强度、耐磨损的化学钢化玻璃作为面板及背板的材料。自此先后开发了第1代gorilla 1玻璃，直到第6代gorilla 6，并将化学增强技术应用到gorilla玻璃的研制中，每一代玻璃的性能和强度都不断提高，特别是gorilla 6基片制成的屏幕从1m高度连续15次跌落到粗糙地面上，仍然完好无损，其性能比gorilla 5至少好两倍。与此同时，德国肖脱公司、日本旭硝子公司、电气硝子株式会社等都相继研发出不同性能和强度的智能手机玻璃。国内各个手机生产商也不甘示弱，如成都光电、凯盛、海南特玻等都相继建造智能手机玻璃生产线进行研究生产。

科技发展日新月异，智能手机也不甘示弱，2019年智能手机全球出货量15.4亿台，其中我国智能手机市场总的出货量就为3.7亿台，相应的其面板、盖板的需求也日益增长，未来每年手机的前盖板和后盖板玻璃用量初步估计可达7～8亿片，相应的对面板、背板玻璃的质量要求也相应提高。而随着5g和无线充电时代的到来，一方面由于5g频率较高，传统的金属后盖吸收信号的缺点更为突出。另一方面，金属外壳也将对电磁波进行屏蔽，使电磁波在金属中传播的过程中产生较大的能量损耗，从而使手机的无线充电性能衰减。这就导致了未来智能手机不能使用金属后盖而必须采用玻璃或者微晶外壳。由此可见未来玻璃外壳、面板、背板等将会有着巨大的实用价值和广阔的前景。

在日常使用手机时，手机从手中滑落或摔落的情况十分常见，如果手机屏幕或者背板强度不够就会导致其破裂。根据查阅资料发现“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”,因此手机玻璃的抗摔性能受到了研究者的重视。尤其是近两年智能手机推出了3d、4d全屏曲面玻璃，这也对玻璃的抗摔、耐磨等性能提出了更高的要求。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

霞石型微晶玻璃是一种以na₂o，al₂o₃,sio₂为主的无机非金属材料。它既有工程陶瓷的一般特性,又可以看作是霞石晶体和残余玻璃相（非晶态）所组成的无机复合材料。经离子交换后，它具有非常高的强度和断裂韧性，是近年来本领域的研究热点。故本实验选取霞石微晶玻璃为研究对象，制备na₂o-mgo-al₂o₃-sio₂-tio₂系统玻璃，并进行晶化处理。

本实验采取化学增强方法，进行低温型离子交换。综合考虑离子交换效果和玻璃本身强度的影响，采用铝硅酸盐系统，制备na₂o-mgo-al₂o₃-sio₂-tio₂系统玻璃。铝硅酸盐玻璃中含有na ，通过将其浸泡在高温的kno₃溶液中，玻璃表层的na 会被k 替换，即发生离子交换。k 比na 的直径大，因此离子交换后玻璃表层的面积会增大。但实际上其体积并没有发生变化，这就导致了压应力的产生，从而使铝硅酸盐玻璃系统具有高强度、高硬度、耐摔性能及抗冲击性能良好等优良性能。该系统中sio₂为玻璃的主要形成体，构成玻璃的基本骨架。al₂o₃为玻璃中间体，可以以[alo₄]四面体进入玻璃网络，也可以以[alo₆]八面体进入网络孔隙。[alo₄]四面体体积较[sio₄]四面体小，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。由于玻璃的性能与其组成有关，故本实验主要探索mgo和tio₂的含量两个因素对玻璃性能的影响，尽可能制备出高强耐摔玻璃。

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 sodiumphosphate 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 andaluminoborosilicate glasses. journal of non-crystalline solids 2000, 270,48-59.