一片玻璃到手機保護蓋板的藝術之旅

手機屏幕的 Cover lens 從早期的透明 PC 材料，發展到 PMMA 材質，到現在的玻璃材質 Cover Glass。眾多玻璃材質中，CORNING 的玻璃卻獨樹一幟，成為眾手機廠商宣傳的標簽。

 

但是現在手機玻璃發展的關注點由材質轉變到形態，也就是雙曲面玻璃及四曲面玻璃，那是因玻璃抗劃傷及抗跌落性能，經過不斷改進迭代，發展已經到達瓶頸，能提升改善的空間非常有限。

 

玻璃是一種非晶的無機材料，無機材料、金屬材料、有機材料并列為自然界三大主要材料。無機材料是所謂的金屬氧化物、碳化物、氮化物及氫化物等。

 

玻璃的主要成分是二氧化硅，玻璃質地堅硬且脆，是一種無色的透明材料，并可添加各種成分制成茶色玻璃、淡墨色玻璃、鈷藍色各種顏色的玻璃。

 

玻璃按主要成分可分為非氧化物玻璃和氧化物玻璃。非氧化物玻璃品種和數量很少，主要有硫系玻璃和鹵化物玻璃。氧化物玻璃又分為硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等。氧化物玻璃通常按玻璃中二氧化硅以及堿金屬、堿土金屬氧化物的不同含量又分為石英玻璃、高硅氧玻璃、鈉鈣玻璃、鉛硅酸鹽玻璃，鋁硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃。

而智能電子產品中常用到的是鈉鈣玻璃、以及鋁硅酸鹽玻璃。

 

玻璃材質在不同角度看時，會呈現不同顏色，主要是因為玻璃的成分里含有金屬離子（發散離子），最主要的影響是 Fe2O3 的含量；其含量越高，顏色越綠。

Soda-lime glass: Fe+ ≈1000 ppm

 

Gorilla-Like glass: Fe+≤250 ppm

 

TFT-LCD glass: Fe+≤150 ppm(super-white)

 

超白玻璃具有高透過率（>92% 以上），紫外線透過率低，應用于太陽能、TFT 行業。

 

氧化鐵：呈橄欖綠（黃綠-綠）

 

氧化錳：呈紫色（鈉-石灰玻璃、且在強氧化狀態下形成）

 

氧化鈷：非常低的含量暗棕色

 

鉀含量多的玻璃->呈現純藍色

 

鈉或硼含量多的玻璃->呈線狀的藍色

 

氧化銅：鈉石灰玻璃成藍綠色鉛玻璃中呈藍綠色

 

氧化亞銅：呈寶石紅色

 

玻璃進行特殊處理后，表面硬度大幅提升，提高玻璃表面抗劃傷能力，以及抗沖擊能力，這就是玻璃的強化。玻璃的強化方法有二種，對應不同玻璃厚度，物理強化和化學強化。而消費類電子產品通常用的是化學強化工藝，與物理強化比較，主要優點效率高及化學強化后不翹曲變形，最主要的是表面應力較高。

為什么同樣的強化條件，鈉鈣玻璃 sodalime =8μm；而 Gorilla DOL=40μm？化學強化增強玻璃抗劃傷及抗沖擊強度，形象一點就是在澆注水泥時一定要有鋼筋，主要原因是 Gorilla glass 為高鋁酸鹽玻璃，原料里 Al2O3 的含量高，達10-15%，而鈉鈣玻璃含量僅為 1-2%。Al+ 是一種良好的活性催化劑，會加快 Na+ 與 K+ 的交換。

 

Al2O3 具有比表面積大（約為 200-600m2/g）和孔隙率大的特征，有強的吸附能力和催化活性，是一種理想的催化劑。所以，可以使用氧化鋁作為催化劑來縮短化學強化時間 ，節省成本及提高效率。

 

化學強化后的玻璃，玻璃具有非常好的柔韌性，具有一定抗沖擊力。雖然玻璃加工藝已經非常成熟，但是基于工藝復雜及良率，成本還是較高，目前取代玻璃后蓋的仿玻璃復合材質應運而生，對玻璃材質后蓋占有率會有沖擊。