智(zhi)能(neng)手(shou)机(ji)时代到来后，大屏(ping)甚至(zhi)全面屏(ping)成为主流，在这些大屏(ping)上往往都有一层(ceng)盖板(ban)玻璃，这是(shi)因(yin)为玻璃材质在透光(guang)性(xing)、硬(ying)度、化(hua)学性(xing)能(neng)等多方面都很优越，对(dui)手(shou)机(ji)的电容屏(ping)能(neng)起到很好的保护作用。
但是现在绝(jue)大(da)部分手(shou)机为了视觉(jue)效(xiao)果，它们的(de)边框宽度都(dou)被压(ya)缩到(dao)极(ji)致，这样在手(shou)机不(bu)(bu)小心摔落时就就很(hen)难给予玻璃屏幕(mu)足够的(de)保(bao)护和缓冲。就算(suan)日常中(zhong)偶尔掉地(di)上了没出事(shi)，也很(hen)难保(bao)证次次都(dou)不(bu)(bu)会碎裂——万一真发生了，不(bu)(bu)仅心疼同时钱包也疼。
消费者这种顾虑，无论(lun)是厂(chang)商还是科(ke)研者都有(you)看(kan)在眼里，于是这几年(nian)盖板玻(bo)璃真的被(bei)玩(wan)出了(le)许多(duo)新(xin)花样。比如说去(qu)年(nian)下半年(nian)就(jiu)有(you)报道，中国(guo)科(ke)学(xue)院过程工程研究所研究员李建强团队(dui)在国(guo)际科(ke)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化物高熵(shang)玻璃。这到底(di)是何方神(shen)圣(sheng)呢？
“高熵”指什么？
在了解(jie)高熵玻璃(li)前，我(wo)们先(xian)来(lai)了解(jie)“熵”的概念。熵（Entropy）是德国物理(li)学(xue)家克劳(lao)修(xiu)斯(si) 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，在材料(liao)研究领域却出现了相反的结论(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(he)金）发现原子不易(yi)扩散，因此合金(jin)中会形(xing)成具有高热稳(wen)定性的固溶相纳米结构或直接形(xing)成非晶态。相对于传统合金(jin)，高熵合金(jin)可具有更加优(you)良(liang)的比强(qiang)度、高温(wen)力学性能、延展(zhan)性、低温(wen)断裂韧性、超(chao)顺磁特(te)性以及超(chao)导(dao)特(te)性。
高熵合金(jin)即使添加(jia)多种金(jin)属也不会脆化
说白(bai)了就(jiu)是，高熵材(cai)(cai)料与常规材(cai)(cai)料体(ti)系(xi)相比，具有更高的混乱(luan)度。而(er)这种混乱(luan)度在某(mou)些方面可以打(da)破常规，从而(er)产生(sheng)一些意想不(bu)到的性能。与传统材料相比，高熵材料作为一种全新(xin)的材料体系，在(zai)力学(xue)(xue)、物理和(he)化学(xue)(xue)性能等方面(mian)表现出了更独(du)特的优(you)势。因(yin)此高熵概念得以进(jin)一步在(zai)陶(tao)瓷及金属(shu)间化合物等领(ling)域中发展(zhan)，如今已成为国际(ji)材料学(xue)(xue)术界(jie)的重(zhong)要研究热点之一。
高熵玻璃的诞生
目前(qian)盖板玻璃(li)市(shi)场的主(zhu)流是钠(na)钙玻璃(li)和高(gao)铝玻璃(li)，为了提高(gao)它们的硬度、模量和断裂韧性(xing)，在生产过程中通常需(xu)要进行化学强(qiang)化处理。强化后的(de)玻(bo)璃(li)由于表面应力层的(de)存在，在硬度、模量(liang)和断裂韧性上有(you)一定提(ti)升，但是(shi)这种(zhong)后处(chu)理方法(fa)限制了玻(bo)璃(li)形状(zhuang)的(de)后期设计(ji)，玻(bo)璃(li)一旦进行化学强化就很难再(zai)加工。
但与两(liang)者不(bu)同，高(gao)熵玻璃是本征上就具有高(gao)硬度、高(gao)模量和高(gao)断裂(lie)韧性的玻璃，性能指标(biao)如下：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(qi)制备的(de)关(guan)键就在于创新的(de)成分(fen)设计(ji)及制备方法(fa)。
高熵玻璃的硬度（12.58 GPa）和模量（177.9 GPa）远超第六代大猩猩玻璃
①成分设计
不同于高(gao)铝玻璃和钠(na)钙玻璃两者都含(han)有较(jiao)多的，在一定(ding)程度(du)上会(hui)限制玻璃新体(ti)系开发和性能提升(sheng)的网络形成体(ti)（如(ru)SiO2、B2O3），高(gao)熵(shang)玻(bo)(bo)璃(li)(li)由于不含网络形成(cheng)体且引入了高(gao)熵(shang)材料设计理念(nian)，因此成(cheng)分设计自由许多，可在玻(bo)(bo)璃(li)(li)中(zhong)加入氧化(hua)钛、氧化(hua)锆等能够改变微(wei)观配位数的(de)组元，共同组成(cheng)玻(bo)(bo)璃(li)(li)的(de)主体。所以高(gao)熵(shang)玻(bo)(bo)璃(li)(li)在微(wei)观结构上与传(chuan)统玻(bo)(bo)璃(li)(li)的(de)最大不同在于具有较高(gao)的(de)配位数，由此可以带来优(you)异的(de)性能。
②制备(bei)方法
高熵玻(bo)璃的形成能(neng)力较低，冷却(que)过程中易析晶且(qie)熔(rong)点较高，用(yong)传统的熔(rong)融冷却(que)法(fa)比较难制备。为解决问题(ti)，研究人(ren)员合理选取多(duo)主(zhu)元组分，并(bing)采用(yong)“激光加热(re)熔(rong)化—无容器凝固”方法来(lai)熔(rong)化氧化锆等超高熔(rong)点物质。研究(jiu)人(ren)员介绍(shao)，由于(yu)样品(pin)制(zhi)备(bei)过程(cheng)中处于(yu)悬(xuan)浮(fu)状态，可以(yi)有效(xiao)抑(yi)制(zhi)接触容器壁形成(cheng)的非均(jun)匀形核，进而抑(yi)制(zhi)析晶，同时激光加热具有快(kuai)(kuai)热快(kuai)(kuai)冷的优(you)点，可以(yi)使熔(rong)体(ti)(ti)达到深(shen)过冷状态并实现快(kuai)(kuai)速凝固(gu)，从(cong)而解(jie)决玻璃样品(pin)制(zhi)备(bei)的难题。
距离(li)商业化还有(you)较长的(de)路
不过这种高(gao)(gao)熵玻璃虽然(ran)比第六代大猩(xing)猩(xing)玻璃的各项指标(biao)提高(gao)(gao)约1倍，但由(you)于盖板玻璃的(de)抗摔程度综合反映了脆性(xing)和断裂韧性(xing)参数，和硬度也有一定(ding)的(de)关系，因此并不能简(jian)单地等同于“抗摔性翻倍”。而且(qie)高熵玻璃(li)要(yao)想走(zou)向市场，除了以上这(zhei)些性能需达标且(qie)有较好的均(jun)衡外，电(dian)学性能（如导(dao)电(dian)率、灵敏度、介(jie)电(dian)常数等）、制(zhi)备工艺的复(fu)杂(za)程度以及生(sheng)产成本(ben)也(ye)是要(yao)考虑进去的。
尽管(guan)如(ru)此(ci)，高熵(shang)玻璃仍然(ran)对电子玻璃行业具有重要意义。在智能(neng)手机、笔记(ji)本电脑、平板电脑和可穿戴设备需(xu)求不断(duan)增长(zhang)的(de)今天，高熵(shang)材料(liao)的(de)设计理(li)念(nian)无疑为广(guang)大厂商提(ti)供了(le)一个与众不同的(de)设计及生产思路，就让我们继续期(qi)待他们未(wei)来还将有什么样的(de)成果(guo)吧！
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