近日，備受關(guān)注的華為P50正式發(fā)布。本次，華為P50系列中的高端旗艦機(jī)P50 Pro，前后采用了透明納米微晶玻璃蓋板。這是國內(nèi)第一款使用納米微晶材質(zhì)蓋板的旗艦機(jī)，也是全球第一款3d造型納米微晶材質(zhì)的手機(jī)。那么微晶玻璃到底是什么物質(zhì)？它是如何制備的呢？

華為P50 Pro 來源：華為官網(wǎng)

一、什么是微晶玻璃

微晶玻璃，又被稱作玻璃陶瓷，是對某些特定玻璃體系的基礎(chǔ)玻璃，通過可控析出微晶制得的一種材料，其微晶相在玻璃相中均勻分布。微晶玻璃由細(xì)小晶體及殘余玻璃相組成，含有大量玻璃相，并且可以高度結(jié)晶化，微晶玻璃內(nèi)部至少含有一種玻璃相和一種微晶相。同時(shí)，普通玻璃內(nèi)部原子是無規(guī)則排列，而微晶玻璃的內(nèi)部是規(guī)則排列的細(xì)小的晶體結(jié)構(gòu)，微晶大小一般在幾十納米到幾十微米之間。

二、微晶玻璃的發(fā)展歷程

微晶玻璃的發(fā)展歷程

三、微晶玻璃的主要特點(diǎn)

微晶玻璃不僅擁有玻璃的軟化溫度高、電絕緣性能好、化學(xué)穩(wěn)定性等基本優(yōu)點(diǎn)，又擁有陶瓷的耐磨性好、硬度大、機(jī)械強(qiáng)度大、熱穩(wěn)定性好、膨脹系數(shù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。微晶玻璃的基本性能主要由兩點(diǎn)決定：一個(gè)是組成相所具有的性質(zhì)，如基礎(chǔ)玻璃的氧化物配料比、生成晶相的類別、剩余玻璃相的含量與性能；另外一個(gè)是由于熱處理工藝制度不同所引起的微晶體的數(shù)量和平均晶體粒徑的長度。

微晶玻璃的主要特點(diǎn)

四、微晶玻璃的分類

微晶玻璃有多種分類方法，可以從外觀透明度、微晶化原理、性能、基礎(chǔ)玻璃組成和結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行分類。

微晶玻璃的分類

五、微晶玻璃的生產(chǎn)工藝

玻璃微晶化處理是將制備完成的基礎(chǔ)玻璃按照一定的熱處理工藝對其進(jìn)行加熱，保溫等受控晶化過程，在不同的熱處理溫度下進(jìn)行核化與晶化處理，實(shí)現(xiàn)在基礎(chǔ)玻璃體內(nèi)析出均勻分布的微晶。微晶玻璃的制備技術(shù)主要包括整體析晶法（熔融法）、燒結(jié)法、溶膠－凝膠法等幾類：

（1）整體析晶法法

熔融法是指在高溫條件下將原材料慢慢熔化的過程，之后將熔制好的玻璃液倒入模具中，在進(jìn)行熱處理得到微晶玻璃樣品。玻璃粉末在燒結(jié)后形成樣品的收縮率較大、容易發(fā)生變形。

整體析晶法工藝流程

（2）燒結(jié)法

燒結(jié)法是指用基礎(chǔ)玻璃粉經(jīng)過物質(zhì)遷移使粉末產(chǎn)生強(qiáng)度并導(dǎo)致致密化和再結(jié)晶的過程。

燒結(jié)法工藝流程

（3）溶膠－凝膠法

溶膠—凝膠法是將金屬有機(jī)或無機(jī)化合物作為先驅(qū)體，經(jīng)過水解形成凝膠，再在較低溫度下燒結(jié)，得到微晶玻璃。

溶膠－凝膠法工藝流程

微晶玻璃的生產(chǎn)工藝優(yōu)缺點(diǎn)

六、微晶玻璃的其他應(yīng)用領(lǐng)域

微晶玻璃具有玻璃和陶瓷的雙重特性，相較于傳統(tǒng)玻璃，其具備耐磨性好、硬度大、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有無電磁干擾，不具備磁性的特點(diǎn)，通過對機(jī)身表面的細(xì)致處理可塑造出更加高端的視覺形象。作為未來最具潛力的材料之一，微晶玻璃還具有其他更多應(yīng)用領(lǐng)域，值得人們深入研究與推廣。

（1）建筑領(lǐng)域

微晶玻璃因具有較高的硬度和強(qiáng)度，并且體積密度較低，幾乎不吸水，耐酸堿腐蝕，抗凍.無放射污染.鏡面效果好。微晶玻璃可以廣泛作為結(jié)構(gòu)材料、熱絕緣材料等應(yīng)用于建筑裝飾領(lǐng)域，是一種新型的綠色裝飾材料，該材料已迅速發(fā)展成為最具應(yīng)用前景的建筑裝飾材料。

微晶玻璃陶瓷復(fù)合板材 圖片來源：中玻網(wǎng)

（2）機(jī)械工程領(lǐng)域

微晶玻璃具有耐高溫、抗熱震、耐浸蝕、耐磨、不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁等特性，這些性質(zhì)是傳統(tǒng)金屬難以企及的。同時(shí)，還具有易切削的性能。應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)葉片，活塞、炊具等方面，甚至在航空航天等高端用場合，如飛機(jī)、火箭、人造地球衛(wèi)星上也出現(xiàn)了微晶玻璃的身影。

微晶玻璃烹飪面板 圖片來源：肖特賽蘭

（3）光學(xué)領(lǐng)域

某些特定的微晶玻璃具有低膨脹和零膨脹特性，適用于望遠(yuǎn)鏡和激光外殼這些對于尺寸要求特別敏感的領(lǐng)域；用金、銀作核化劑的某些微晶玻璃具有較好的光學(xué)敏感性，因此可以起到“顯影”的作用。從而在光纖放大器、透紅外儀表，激光導(dǎo)航陀螺儀﹑光敏電阻、光太陽能電池等方面得到廣泛應(yīng)用。

霍比－埃伯利望遠(yuǎn)鏡（HET）  圖片來源：中國科普博覽

（4）電子領(lǐng)域

微晶玻璃具有膨脹系數(shù)可調(diào)的優(yōu)勢，這使得它可以與很多材料膨脹特性相匹配，因此可以制備各種微晶玻璃基板電容器及高頻電路；某些微晶玻璃還具有獨(dú)特的介電性能，它們在精密部件，電子，航空領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景；極性微晶玻璃是一種新型的功能材料，含有定向生長的非鐵電體極性晶體具有壓電性和熱釋電性能，在水聲、超聲等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。 

鋰離子電池保護(hù)器   圖片來源：肖特官網(wǎng)

（5）生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

生物微晶玻璃具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、生物相容、強(qiáng)磁性能等。目前，主要用作牙齒材料、人體骨骼修復(fù)、鐵磁性抗癌材料等。另外，人們利用微晶玻璃的抗熱沖擊性得到的紅外輻射，已實(shí)現(xiàn)在醫(yī)療保健產(chǎn)品中的應(yīng)用。

陶瓷玻牙齒 圖片來源：名揚(yáng)牙科

（6）化學(xué)化工領(lǐng)域

微晶玻璃具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，幾乎不被腐蝕的特性而廣泛地應(yīng)用于化工領(lǐng)域。如微晶玻璃在硫化鈉電池中作密封劑；在噴射式燃燒器中作為過濾器以消除汽車尾氣中碳?xì)浠衔?/span>；在盛裝和輸運(yùn)腐蝕性液體可作為槽或者管道。

顆粒過濾器  圖片來源：康寧

總結(jié)

微晶玻璃作為一種新型微晶材料，具有的耐高溫、耐腐蝕、高強(qiáng)度、高硬度、高絕緣性、低介電損耗、化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，具有簡單的制備工藝技術(shù)、廉價(jià)的原材料和低的制造成本，以及能工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢。微晶玻璃不僅得到華為手機(jī)的青睞，而且在機(jī)械工程、建筑裝飾材料、軍事設(shè)施、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域也具有巨大的市場前景，并有大量的材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化。隨著學(xué)科交叉和邊緣科學(xué)的發(fā)展，微晶玻璃會在越來越多的領(lǐng)域和研究方向得到應(yīng)用，獲得更深層次的研究，進(jìn)一步開發(fā)制備成本更低、性能更優(yōu)、附加值更高、科技含量越高的微晶玻璃。

參考來源：

1、高介電常數(shù)透明微晶玻璃的研究  胡斌

2、溶膠—凝膠法制備鐵尾礦微晶玻璃的研究 趙建新

3、不同高爐渣和粉煤灰配比的微晶玻璃制備工藝及性能研究 曹鵬飛

4、微晶玻璃的制備、分類及應(yīng)用評述 劉志杰

作者；晴天