上周，小米在新品發布會上推出的小米14pro上搭載了一款全新的屏幕保護玻璃——龍晶玻璃。對于這款玻璃，小米集團總裁盧偉冰甚至稱其為“迄今為止最堅固的玻璃”，維氏硬度達到了860，比普通玻璃耐摔10倍！對此，有些網友們不禁好奇，這款龍晶玻璃究竟是小米在自吹自擂，還是真的具備一些特殊的黑科技？

“龍晶玻璃采用了全新的工藝并借鑒了陶瓷的構成原理，讓玻璃內部的億萬顆納米級晶體牢牢互鎖住，當玻璃的某一處區域受到沖擊時，其他的結晶能夠有效緩解這股來自外界的沖擊力，從而阻斷裂紋的擴散。”根據小米官方的這段介紹其實不難判斷，龍晶玻璃與此前華為Mate50系列搭載的昆侖玻璃、蘋果iphone14搭載的超瓷晶玻璃一樣，都是一個概念性的名稱，其本質上是一種納米微晶玻璃，確實具有韌性高、耐摔等性能。至于這幾種微晶玻璃的區別，或許是在生產原材料、晶粒大小和化學強化手段上存在些許差異。

微晶玻璃為何抗摔？

普通玻璃易碎的原因在于其內部的原子排列沒有規則，晶粒結合得不緊密，內部的微裂紋易擴展。要使得其具備耐摔的性能，就需要抑制其微裂紋的擴展，通常通過添加一些材料或者溶液增加玻璃的強度。微晶玻璃的制備是在熔煉的前體玻璃里加晶核劑，使玻璃基質中均勻生長出高硬度的細小晶粒，形成玻璃相和微晶相的多相復合體，裂紋在擴展時，如果碰到這些細小晶粒則會產生偏轉現象，使得裂紋擴展的路徑變長，達到抑制微裂紋擴展的目的。一般來說，晶粒越小，晶粒含量越高，裂紋擴展路徑越長，微晶玻璃整體強度也越優。

普通玻璃（a）、微晶玻璃（b）、陶瓷（c）的微觀結構區別

微晶玻璃抑制微裂紋的原理

據了解，小米龍晶玻璃、華為的龍晶玻璃等除了采用微晶玻璃，后續還對其進行了化學強化處理，不同于我們耳熟能詳的“物理鋼化法”，化學強化是利用離子交換的方法，將玻璃放置于大體積離子的熔鹽中進行鹽浴，大體積離子會替換玻璃表面的小體積離子，使得玻璃表面形成一層壓應力層，內部形成拉應力，最終得到遠超普通玻璃的硬度和耐刮擦性能。

化學強化法Li離子與Na離子的交換原理

從官方公布的數據來看，目前幾個主流的手機玻璃維氏硬度參數均達到了很高的水平：

（來源：小米官網）

玻璃的材料選擇

了解完微晶玻璃的制備工藝及強化手段，再來看看其原材料的選擇。微晶玻璃有多種體系，從小米和華為的官方信息來看，這兩者的微晶玻璃均是建立鋰鋁硅（LAS，Li₂O-Al₂O₃-SiO₂）體系上，這也是目前應用最深入和廣泛的微晶玻璃類型，具有強度高、熱膨脹系數低、良好的機 械性能、抗熱震性以及化學穩定性好等優點，在精密光學、航空航天和微電子等領域中都有所應用。

SiO₂是玻璃的組成成分，在鋰鋁硅微晶玻璃體系中，主要作為微晶前體玻璃的網絡形成體，可用于穩定玻璃的網絡結構，其濃度足夠高時有助于形成高透明度、高強度的鋰長石固溶體相。而Al₂O₃ 是網絡形成體，其形成的鋁氧四面體和硅氧四面體互穿成網狀結構，通過增加其含量可以降低玻璃的結晶傾向，提高熱穩定性、化學穩定性、機械強度和硬度。作為體系中唯一的離子化合物，Li₂O主要提供鋰離子，方便后續化學強化時進行離子交換，同時其含量的增加還可降低玻璃的黏度，加速玻璃的熔化，提高成形性能，但鋰鋁硅體系在前體玻璃中易析出雜質晶體，使微晶玻璃的機械性質、光學性質、熱穩定性等一系列性質變差，并造成外觀上的缺陷。所以微晶玻璃體系中加入晶核劑，增加基礎玻璃在成形過程中析晶的難度。

例如，龍晶玻璃就在LAS體系中加入了P₂O₅（五氧化二磷）、ZrO₂（氧化鋯）、Na₂O（氧化鈉）等成分。其中，P₂O₅可形成二硅酸鋰晶相，二硅酸鋰具有無規則取向的互鎖晶體微晶結構，可以使裂紋偏轉和裂紋尖端鈍化，從而阻止裂紋擴展，提高微晶玻璃固有的機械強度和斷裂韌性。Na₂O則主要提供Na₊，作為化學強化過程中與微晶玻璃進行離子交換的熔鹽。另外，手機面板除了需要高強度和硬度外，還需要具備高透性，ZrO₂就是通過在形成過程中顯著降低玻璃失透以及液相線溫度，從而降低鋰長石固溶體晶粒尺寸，最終提高其透明度。

小結

從小米龍晶陶瓷背后的制備工藝、強化手段以及原材料的選擇上來看，其本質就是近幾年關注度很高的微晶陶瓷，相比普通玻璃，它的確可以通過抑制微裂紋的擴展而更有效地抵抗摔落、刮擦等外力的影響，讓手機屏幕更加安全。但在自然界中，比微晶玻璃硬度高的物質還有很多，且手機作為精密電子產品，即使采用了微晶玻璃，在跌落時也仍有損壞風險。

參考文獻：

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4、《關于玻璃析晶》，楊文豐，中國玻璃包裝容器

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