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智能手(shou)机时代(dai)到来后，大屏(ping)甚至全面(mian)屏(ping)成为主流，在(zai)这(zhei)些大屏(ping)上往(wang)往(wang)都有一层盖板玻璃，这(zhei)是(shi)因为玻璃材(cai)质在(zai)透光性、硬(ying)度、化学性能等多方面(mian)都很优越(yue)，对手(shou)机的电容屏(ping)能起到很好的保(bao)护作用(yong)。

但是现在绝大(da)部分手机为(wei)了(le)视觉效果，它们(men)的边框宽度都(dou)(dou)被压缩到极致，这(zhei)样(yang)在手机不(bu)小心摔落时就(jiu)就(jiu)很难(nan)给予玻璃(li)屏幕(mu)足够的保护和缓冲(chong)。就(jiu)算日常中偶尔掉地上了(le)没出(chu)事，也很难(nan)保证次次都(dou)(dou)不(bu)会碎裂——万(wan)一(yi)真发(fa)生了(le)，不(bu)仅心疼(teng)同时钱(qian)包也疼(teng)。

消(xiao)费者(zhe)这(zhei)种顾虑(lv)，无论是厂商(shang)还是科研(yan)(yan)者(zhe)都有看(kan)在(zai)眼(yan)里，于是这(zhei)几年盖板玻璃(li)真的(de)被玩出(chu)了许多新花样。比如说去年下半年就有报道，中国(guo)科学(xue)院过程工程研(yan)(yan)究所研(yan)(yan)究员(yuan)李建强(qiang)团队(dui)在(zai)国(guo)际科学(xue)期刊《细胞》（Cell）子刊iScience上发表成果，称研制出一种在硬度、模量和断裂韧性等指标上远超美国康宁公司的“第六代大猩猩玻璃”，在盖板玻璃（电子产品触控面板玻璃）领域具有重要的潜在应用的氧(yang)化物高熵玻璃。这到底是(shi)何(he)方神圣呢？

“高熵”指什(shen)么(me)？

在了解(jie)高熵玻璃前，我们先来(lai)了解(jie)“熵”的概念。熵(shang)（Entropy）是(shi)德国物理(li)学(xue)家克劳修斯 R. Clausius）于十九世纪中叶为了阐明热力学第二定律提出的用于描述系统混乱度的一个量度皿。在某个系统中，熵越高，则混乱度越大。混乱度越大，表面上就意味着越“动荡”。这似乎与人类对规则与有序向往背道而驰。因此，许多研究领域的研究者并不希望所研究的系统具有过高的熵值。

然而，在(zai)材(cai)料研究领域却(que)出现了(le)相反的结论(lun)——有研究者最早在某些具有较高炳值的等摩尔分数、多组元（组元数n≥5）合金（简称为高熵合金(jin)）发现原子(zi)不易(yi)扩散(san)，因此合(he)(he)金中会形成具有高热稳定(ding)性(xing)的(de)固溶相(xiang)纳(na)米结构或直接形成非晶态。相(xiang)对于(yu)传统合(he)(he)金，高熵合(he)(he)金可(ke)具有更(geng)加(jia)优良的(de)比强度、高温(wen)(wen)力(li)学性(xing)能(neng)、延展性(xing)、低温(wen)(wen)断裂(lie)韧性(xing)、超顺磁特(te)性(xing)以及超导特(te)性(xing)。

高熵合金即(ji)使添加多种金属也不会(hui)脆化

说白了就是，高熵材(cai)料(liao)与(yu)常(chang)规材(cai)料(liao)体系相比，具有更高的混(hun)乱(luan)度(du)。而(er)这(zhei)种混(hun)乱(luan)度(du)在某(mou)些方面可以(yi)打破常(chang)规，从而(er)产(chan)生一些意想不(bu)到的性能(neng)。与传统(tong)材料相比，高熵材(cai)料(liao)作为一种全(quan)新的(de)材(cai)料(liao)体(ti)系，在力学、物理和化学性能等(deng)(deng)方面表现出了更独特的(de)优势。因此高熵概念得以(yi)进一步在陶瓷(ci)及金属间化合物等(deng)(deng)领(ling)域中发展，如(ru)今(jin)已成为国际(ji)材料学术界的(de)重要研(yan)究(jiu)热点(dian)之一。

高熵玻璃的诞生

目前盖板玻璃(li)市场的主流(liu)是钠钙玻璃(li)和(he)高铝玻璃(li)，为(wei)了(le)提高它们的硬度(du)、模量和(he)断裂(lie)韧性，在生(sheng)产过程(cheng)中通(tong)常需要进行化学(xue)强(qiang)化处(chu)理。强化后(hou)(hou)(hou)的(de)玻璃(li)由(you)于表面应力层(ceng)的(de)存在，在硬度、模量和断裂韧性上有一(yi)定(ding)提升，但是这种后(hou)(hou)(hou)处理(li)方法限制了玻璃(li)形状的(de)后(hou)(hou)(hou)期(qi)设计，玻璃(li)一(yi)旦进行化学(xue)强化就很难再(zai)加工。

但与两(liang)者不同(tong)，高(gao)(gao)熵(shang)玻璃是本征(zheng)上就(jiu)具有高(gao)(gao)硬度、高(gao)(gao)模量和高(gao)(gao)断裂韧性的玻璃，性能(neng)指(zhi)标如下(xia)：硬度（12.58 GPa）、模量（177.9 GPa）、断裂韧性（1.52 MPa·m0.5）和良好的可见光—近中红外波段透过性（最大86.8%）。其制备的关(guan)键就在(zai)于创新的成分(fen)设计及(ji)制备方法。

高熵(shang)玻(bo)璃的硬(ying)度（12.58 GPa）和模量（177.9 GPa）远超第六代大猩猩玻璃

①成分设计

不(bu)同于高铝玻璃(li)和(he)钠(na)钙玻璃(li)两(liang)者(zhe)都含(han)有较多的，在一定(ding)程(cheng)度上会限制玻璃(li)新体系(xi)开发和(he)性能(neng)提升的网(wang)络形成体（如(ru)SiO₂、B₂O₃），高(gao)熵(shang)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)由(you)于(yu)不含(han)网络形成体(ti)且引(yin)入(ru)了(le)高(gao)熵(shang)材料设计理念，因此成分设计自由(you)许多，可(ke)在(zai)(zai)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)中加入(ru)氧(yang)化(hua)钛(tai)、氧(yang)化(hua)锆等能够改变微观(guan)配位数(shu)的组元，共(gong)同组成玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)的主体(ti)。所以高(gao)熵(shang)玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)在(zai)(zai)微观(guan)结构(gou)上与传统玻(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)的最大不同在(zai)(zai)于(yu)具有较高(gao)的配位数(shu)，由(you)此可(ke)以带来优(you)异的性能。

②制备方法(fa)

高(gao)熵玻(bo)璃的(de)形成能力较低，冷却(que)过程中(zhong)易析(xi)晶(jing)且(qie)熔(rong)点较高(gao)，用传统的(de)熔(rong)融冷却(que)法比较难制备。为解(jie)决问题，研究人(ren)员合(he)理选取多主元组(zu)分，并采用“激(ji)光加热熔(rong)化—无容器凝固”方法来(lai)熔化氧化锆等超高熔点物质(zhi)。研(yan)究人员介绍，由于(yu)(yu)样品(pin)制备(bei)过程中处于(yu)(yu)悬(xuan)浮(fu)状(zhuang)态(tai)，可以有效(xiao)抑制接触容器(qi)壁形成的(de)非均匀形核，进而(er)(er)抑制析晶，同时激光(guang)加热(re)具有快热(re)快冷的(de)优点，可以使熔体达到深过冷状(zhuang)态(tai)并实现快速(su)凝固，从而(er)(er)解决玻(bo)璃样品(pin)制备(bei)的(de)难题(ti)。

距离商(shang)业化还有较(jiao)长的路

不过这种高(gao)熵玻璃虽然比第(di)六代大猩猩玻璃的各(ge)项指(zhi)标提高(gao)约1倍，但由于(yu)(yu)盖板玻(bo)璃的(de)抗摔程(cheng)度综合反映了脆(cui)性(xing)和断裂(lie)韧性(xing)参数，和硬度也有一定的(de)关(guan)系，因(yin)此并不能简单(dan)地等同于(yu)(yu)“抗摔性(xing)翻倍”。而且高熵(shang)玻璃(li)要想(xiang)走向市场(chang)，除了以(yi)上(shang)这些性(xing)能需达标(biao)且有较好(hao)的均衡(heng)外，电学性(xing)能（如导电率、灵敏度、介(jie)电常(chang)数(shu)等）、制备工艺的复(fu)杂程度以(yi)及生(sheng)产成本也是(shi)要考虑进(jin)去的。

尽管(guan)如此(ci)，高熵玻(bo)璃(li)仍然(ran)对电(dian)子玻(bo)璃(li)行业(ye)具有(you)重要意义。在智能手机(ji)、笔(bi)记本电(dian)脑、平板电(dian)脑和可穿戴设(she)(she)备需求(qiu)不(bu)断增长的今天(tian)，高熵材料的设(she)(she)计(ji)理念无疑为(wei)广大厂商提供了一个与众不(bu)同的设(she)(she)计(ji)及生(sheng)产思路(lu)，就让我们继续期待他们未来还将有(you)什么(me)样(yang)的成果吧！

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