最近看到網上在熱議一個話題，就是現在智能電話的螢幕的材質問題，因為最外側是一面是我們日常使用手機接觸最多的地方，也是最容易被刮花的地方。
曾幾何時，在國內手機品牌的釋出會裏，都會重點宣導自家的手機螢幕使用的是康寧大猩猩幾代幾代的玻璃，很堅固很耐刮等經典名場面。
短短幾年，國內產業鏈經過積累發展，很快就有了自己的耐磨玻璃。以行業龍頭華為為例，就很快推出了昆侖玻璃，後續榮耀也宣布了自己手機型號搭載的巨蜥玻璃。本次就閑聊一下手機的螢幕玻璃，隨著技術發展，如有不準確的地方，還請大家多多指導。
康寧大猩猩玻璃盛極一時
今天，大部份智能電話都以玻璃作為螢幕的保護面板，但早期的手機螢幕蓋板並不是玻璃。
在鍵盤功能機，甚至是「大哥大」時期，螢幕的保護面板以PC塑膠（聚碳酸酯）和有機玻璃（PMMA）材質為主，這兩種材質都有一個最大的弱點——不太耐磨。但當時的手機功能較少，顯示的內容基本以文字為主，因此，即便有些許劃痕也不影響使用。
可是，到了觸屏手機時代，螢幕變得越來越大，承載的功能越來越多，如果螢幕不清晰，那麽觀影、拍攝、閱讀、辦公等一系列體驗將大打折扣。
2007年，蘋果初代iPhone亮相，首次實作「玻璃面板+電容式全觸屏」的互動，在無鍵盤的大屏智能觸控螢幕表面覆蓋著的正是一層經過化學強化處理的堿鋁矽玻璃，由此才算開啟玻璃螢幕面板的主流之路。
玻璃螢幕面板更通透，質感更細膩，也更加耐刮，不過也有缺點：質地脆、不抗摔。以iPhone為例，如果螢幕摔壞，維修價格高達千元，讓消費者大呼「傷不起」。這也直接促使手機外殼順勢興起。然而，手機外殼可是手機瘦身「攔路虎」，與手機越來越輕薄的追求相悖。
2010年，蘋果第一代Retina視網膜屏手機iPhone4正式釋出，前後雙玻璃的設計，號稱采用了當時業界最堅固耐磨的玻璃面板，而這塊玻璃就是康寧的當家產品——大猩猩玻璃（Gorilla Glass）。
據業內人士透露，康寧一直是蘋果玻璃面板的原料供應商，第一代大猩猩玻璃就是為iPhone 4專門研發的。後來，經過不斷地叠代更新，康寧玻璃的抗磨抗摔效能優異，越來越多手機品牌都選擇康寧玻璃作為蓋板。十幾年中，康寧始終占據手機螢幕玻璃領先地位。
近幾代iPhone將大猩猩玻璃舍棄，改用為超瓷晶玻璃，但超瓷晶玻璃也是蘋果和康寧共同研發的。據悉，超瓷晶玻璃是康寧在大猩猩玻璃的基礎上，將氧化物（如氧化鋁）加入到玻璃中，從而提高玻璃的硬度和耐磨度。
康寧大猩猩玻璃官方網站顯示，自2016年康寧第五代大猩猩玻璃推出之後，包含華為、小米等在內的各大手機廠商，都先後采用其作為新旗艦手機的亮點宣傳。
華為昆侖玻璃
到到昆侖玻璃不得不說重慶鑫景特種玻璃工廠，也不得不佩服華為大力支持國內供應鏈的發展思路。
重慶鑫景特種玻璃工廠透過複合粒子強化註入，一片昆侖玻璃的面板中就有數以億億個高強度納米晶體，抗沖擊阻開裂。華為昆侖玻璃獲得全球首個瑞士 SGS 五星級玻璃耐摔認證，強有力地保護螢幕，整機耐摔能力提升至 10 倍。
昆侖玻璃是全球第一款可以3D熱彎的微晶玻璃。
榮耀巨蜥玻璃
2024年1月11日，榮耀Magic6正選了巨犀玻璃，這是一款微晶2.0版本的玻璃，各種抗摔耐劃傷的效能也是大大提升，跌落效能也是提升了十倍。
據業內人士分析，手機廠商突然如此迫切地在小小玻璃上投入精力，原因主要有兩方面：其一，從需求端來看，手機廠商存在降低物料成本方面的考慮。在昆侖玻璃未面世前，幾乎市面上所有的手機使用的都是康寧大猩猩玻璃，其價格自然水漲船高。
其二，從供給層面來看，隨著國內玻璃廠商的崛起，采用國產玻璃不但能達到同樣甚至更好的耐刮擦效果，還能降低成本。
平板顯示玻璃技術和裝備國家工程實驗室副主任、北京工業大學材料與制造學部教授田英良向【中國電子報】記者介紹說：「中國手機玻璃采用有著特色優勢的浮法生產工藝，突破了高溫精細熔化和高溫浮法成型等技術難題。單線產能比國外溢流法工藝產能高數倍，但投資成本卻低很多。這使得國產手機玻璃成本較國外產品降低50%左右，在性價比方面取得優勢的國產手機玻璃開始在終端套用市場不斷擴大占有率。」
中國首條一次成型超薄柔性電子玻璃（UTG）生產線在新疆阿克蘇正式投產。凱盛科技自主開發的厚度僅為30微米，最小彎折半徑1毫米，彎折疲勞次數不小於20萬次，抗摔效能達到1.2米的UTG玻璃也已經具備批次供貨能力。據凱盛科技玻璃相關負責人透露，目前，凱盛科技正在持續進行技術升級，並已經成功開發15微米的UTG，並轉入工業化量產階段。
手機玻璃硬度
在手機領域，硬度一直以來都是備受關註的話題。手機螢幕的硬度通常使用莫氏硬度尺度來衡量，它將硬度分成10個等級，從1級到10級不等。
一般而言，大多數手機螢幕的硬度約在6左右，而一些先進的螢幕材料，如康寧大猩猩玻璃，硬度可達7-8級，比一般手機螢幕更為堅硬。
然而，手機使用者在考慮是否需要為其手機添加額外保護時，並不僅僅關註螢幕的硬度。事實上，有許多其他因素也會影響他們的決策，以下是一些重要因素：
保護螢幕免受劃傷：盡管手機螢幕硬度較高，但仍然可能受到一些小顆粒或材料的劃傷，如沙石或塵埃中的石英。
1. 布氏硬度(HBW)
對一定直徑的硬質合金球（一般為10mm）施加試驗力（一般29.42KN）壓入試樣表面，經規定保持時間後，卸除試驗力，測量試樣表面壓痕的直徑（見圖1）。負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值(HBW)
2. 洛氏硬度(HR)
當硬度過高或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計測量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐壓頭或直徑為1.5875、3.175mm的硬質合金球壓頭，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據試驗材料硬度的不同，有多種標尺表示，常用的有三種標尺：
HRA：是采用60kgf載荷和金剛石圓錐壓頭壓入求得的硬度，用於硬度極高的材料(如硬質合金等)。
HRB：是采用100kgf載荷和直徑1.5875mm淬硬的鋼球壓頭，求得的硬度，用於硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。
HRC：是采用150kgf載荷和金剛石圓錐壓頭壓入求得的硬度，用於硬度很高的材料(如淬火鋼等)。
3. 維氏硬度(HV)
以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐體壓頭壓入材料表面，用載荷值chu材料壓痕凹坑的表面積除以，即為維氏硬度HV值(kgf/mm2)。
實踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強度值之間具有近似的相應關系。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續塑性變形抗力決定的，材料的強度越高，塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。但各種材料的換算關系並不一致。
維氏硬度是英國史密斯（Robert L. Smith）和塞德蘭德（George E. Sandland）於1921年在維克斯公司（Vickers Ltd）提出的，表示材料硬度的一種方法。指用一個相對面間夾角為136度的金剛石正棱錐體壓頭，在規定載荷F作用下壓入被測試樣表面，保持定時間後卸除載荷，測量壓痕對角線長度d，進而計算出壓痕表面積，最後求出壓痕表面積上的平均壓力，即為金屬的維氏硬度值，用符號HV表示。
維氏硬度的檢測原理：
維氏硬度的理論計算公式
維氏硬度的表示方法：
維氏硬度試驗按試驗力大小的不同，細分為三種試驗：維氏硬度試驗、小負荷維氏硬度試驗、顯微維氏硬度試驗。具體如下所示：
維氏硬度測試的優點：
①維氏硬度測試的壓痕是正方形，輕廓清晰，對角線測量準確，因此，維氏硬度試驗是常用硬度試驗方法中精度最高的，同時它的重復性也很好，這一點比布氏硬度計優越；
②維氏硬度測試範圍寬廣，可以檢測目前工業上所用到的幾乎全部金屬材料，從很軟的材料到很硬的材料都可測量；
③維氏硬度試驗最大的優點在於其硬度值與試驗力的大小無關，只要是硬度均勻的材料，可以任意選擇試驗力，其硬度值不變。這就相當於在一個很寬廣的硬度範圍內具有一個統一的標尺，這一點又比洛氏硬度試驗來得優越；
④維氏硬度試驗的試驗力可以小到10gF，壓痕非常小，特別適合測試薄小材料。
維氏硬度測試的缺點：
維氏硬度檢測效率低，要求較高的試驗技術，對於試樣表面的光潔度要求較高，通常需要制作專門的試樣，操作麻煩費時，通常只在實驗室中使用。
影響維氏硬度測試的因素
①維氏硬度試樣表面狀況，表面應光滑平整，不能有氧化皮及雜物，不能有油汙。維氏硬度試樣表面粗糙度參數Ra不大於0.40μm，小負荷維氏硬度試樣不大於0.20μm，顯微維氏硬度試樣不大於0.10μm。（μm是表面粗糙度參數Ra的單位。）
②維氏硬度試樣制備過程中，應盡量減少過熱或者冷作硬化等因素對表面硬度的影響；
③截面或者外形不規則的試樣，如球形、錐形，需要對試樣進行鑲嵌或者使用專用平台；
④測試面與壓頭的角度，測試面與壓頭的角度偏差會導致維氏硬度測試值偏低，且隨角度的增大，偏差越大。為了得到更為準確的測試結果，應在制樣時盡可能避免有明顯的傾斜角度。
⑤參數值，在進行維氏硬度試驗時，應確保硬度值的準確性，做好相關參數的最佳化工作，分析試驗力的誤差原因，並深入研究這些因素對維氏硬度值的影響，以有效降低測量誤差。
⑥檢測環境溫度，檢測環境溫度一般在10—35℃室溫下進行，對於溫度要求嚴格的測試，室溫應為23±5℃；
⑦檢測試樣或試驗層厚度至少應為壓痕對角線長度的1.5倍，試驗後試樣背面不出現可見的變形壓痕；
今天就簡單的說到這裏，希望能給大家帶來幫助，我們下期見。
