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智能手機時代到來后，大屏甚至全面屏成為主流，在這些大屏上往往都有一層蓋板玻璃，這是因為玻璃材質在透光性、硬度、化學性能等多方面都很優越，對手機的電容屏能起到很好的保護作用。

但是現在絕大部分手機為了視覺效果，它們的邊框寬度都被壓縮到極致，這樣在手機不小心摔落時就就很難給予玻璃屏幕足夠的保護和緩沖。就算日常中偶爾掉地上了沒出事，也很難保證次次都不會碎裂——萬一真發生了，不僅心疼同時錢包也疼。

消費者這種顧慮，無論是廠商還是科研者都有看在眼里，于是這幾年蓋板玻璃真的被玩出了許多新花樣。比如說去年下半年就有報道，中國科學院過程工程研究所研究員李建強團隊在國際科學期刊《細胞》（Cell）子刊iScience上發表成果，稱研制出一種在硬度、模量和斷裂韌性等指標上遠超美國康寧公司的“第六代大猩猩玻璃”，在蓋板玻璃（電子產品觸控面板玻璃）領域具有重要的潛在應用的氧化物高熵玻璃。這到底是何方神圣呢？

“高熵”指什么？

在了解高熵玻璃前，我們先來了解“熵”的概念。熵（Entropy）是德國物理學家克勞修斯 R. Clausius）于十九世紀中葉為了闡明熱力學第二定律提出的用于描述系統混亂度的一個量度皿。在某個系統中，熵越高，則混亂度越大。混亂度越大，表面上就意味著越“動蕩”。這似乎與人類對規則與有序向往背道而馳。因此，許多研究領域的研究者并不希望所研究的系統具有過高的熵值。

然而，在材料研究領域卻出現了相反的結論——有研究者最早在某些具有較高炳值的等摩爾分數、多組元（組元數n≥5）合金（簡稱為高熵合金）發現原子不易擴散，因此合金中會形成具有高熱穩定性的固溶相納米結構或直接形成非晶態。相對于傳統合金，高熵合金可具有更加優良的比強度、高溫力學性能、延展性、低溫斷裂韌性、超順磁特性以及超導特性。

高熵合金即使添加多種金屬也不會脆化

說白了就是，高熵材料與常規材料體系相比，具有更高的混亂度。而這種混亂度在某些方面可以打破常規，從而產生一些意想不到的性能。與傳統材料相比，高熵材料作為一種全新的材料體系，在力學、物理和化學性能等方面表現出了更獨特的優勢。因此高熵概念得以進一步在陶瓷及金屬間化合物等領域中發展，如今已成為國際材料學術界的重要研究熱點之一。

高熵玻璃的誕生

目前蓋板玻璃市場的主流是鈉鈣玻璃和高鋁玻璃，為了提高它們的硬度、模量和斷裂韌性，在生產過程中通常需要進行化學強化處理。強化后的玻璃由于表面應力層的存在，在硬度、模量和斷裂韌性上有一定提升，但是這種后處理方法限制了玻璃形狀的后期設計，玻璃一旦進行化學強化就很難再加工。

但與兩者不同，高熵玻璃是本征上就具有高硬度、高模量和高斷裂韌性的玻璃，性能指標如下：硬度（12.58 GPa）、模量（177.9 GPa）、斷裂韌性（1.52 MPa·m0.5）和良好的可見光—近中紅外波段透過性（最大86.8%）。其制備的關鍵就在于創新的成分設計及制備方法。

高熵玻璃的硬度（12.58 GPa）和模量（177.9 GPa）遠超第六代大猩猩玻璃

①成分設計

不同于高鋁玻璃和鈉鈣玻璃兩者都含有較多的，在一定程度上會限制玻璃新體系開發和性能提升的網絡形成體（如SiO₂、B₂O₃），高熵玻璃由于不含網絡形成體且引入了高熵材料設計理念，因此成分設計自由許多，可在玻璃中加入氧化鈦、氧化鋯等能夠改變微觀配位數的組元，共同組成玻璃的主體。所以高熵玻璃在微觀結構上與傳統玻璃的最大不同在于具有較高的配位數，由此可以帶來優異的性能。

②制備方法

高熵玻璃的形成能力較低，冷卻過程中易析晶且熔點較高，用傳統的熔融冷卻法比較難制備。為解決問題，研究人員合理選取多主元組分，并采用“激光加熱熔化—無容器凝固”方法來熔化氧化鋯等超高熔點物質。研究人員介紹，由于樣品制備過程中處于懸浮狀態，可以有效抑制接觸容器壁形成的非均勻形核，進而抑制析晶，同時激光加熱具有快熱快冷的優點，可以使熔體達到深過冷狀態并實現快速凝固，從而解決玻璃樣品制備的難題。

距離商業化還有較長的路

不過這種高熵玻璃雖然比第六代大猩猩玻璃的各項指標提高約1倍，但由于蓋板玻璃的抗摔程度綜合反映了脆性和斷裂韌性參數，和硬度也有一定的關系，因此并不能簡單地等同于“抗摔性翻倍”。而且高熵玻璃要想走向市場，除了以上這些性能需達標且有較好的均衡外，電學性能（如導電率、靈敏度、介電常數等）、制備工藝的復雜程度以及生產成本也是要考慮進去的。

盡管如此，高熵玻璃仍然對電子玻璃行業具有重要意義。在智能手機、筆記本電腦、平板電腦和可穿戴設備需求不斷增長的今天，高熵材料的設計理念無疑為廣大廠商提供了一個與眾不同的設計及生產思路，就讓我們繼續期待他們未來還將有什么樣的成果吧！

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