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科技新熱點：柔性玻璃
導讀：隨著曲面設(shè)計成為一種新的潮流趨勢，對傳統(tǒng)材料性能上的要求升級成為常態(tài)，柔性玻璃的誕生也為玻璃材料的應用領(lǐng)域進一步進行了擴展
【塑料機械網(wǎng) 科技創(chuàng)新】 2019年，折疊屏手機戰(zhàn)場角逐迎來了新一番的交鋒。繼柔宇、中興的折疊屏手機后，華為三星也加入了折疊屏手機的市場爭奪賽中。在這場手機革命浪潮中，引人注目的不可不提它屏幕的材料——柔性玻璃。
隨著曲面設(shè)計成為一種新的潮流趨勢，對傳統(tǒng)材料性能上的要求升級成為常態(tài)。玻璃作為我們生活中常見的材料已經(jīng)司空見慣，但是由于玻璃屬于脆性材料，柔韌性差，因而不能承受較大幅度的彎折。而柔性玻璃突出重圍，打破了傳統(tǒng)手機屏幕材料的桎梏。可以說，柔性玻璃的誕生為玻璃材料的應用領(lǐng)域進一步進行了擴展。
柔性玻璃特點
耐高溫：可以在其表面進行熱處理、電鍍等操作，能耐受高達700℃的高溫。
硬度高：具有耐磨的特點，可應用于電子設(shè)備表面制作。
氣密性好：氣體分子極難透過，可以很好地隔絕水蒸氣和氧氣同時還有很好的透光性。
平整度佳：在局部可達到原子尺度的平整，遠遠高于有機聚合物。
化學性質(zhì)穩(wěn)定：避免因汗水等因素對設(shè)備造成腐蝕損壞。
柔性玻璃的制備
柔性玻璃屬于超薄玻璃的范疇，因而其制備方法與超薄玻璃十分類似。制備柔性玻璃目前有浮法工藝、狹縫下拉法、溢流下拉法、化學法、氣相沉積法、再拉法等。
浮法工藝：目前該工藝下有兩種常見拉薄成型技術(shù)——徐冷拉薄法和低溫拉薄法。這種工藝可以生產(chǎn)大面積的柔性玻璃，產(chǎn)量較大，適合做成生產(chǎn)線。缺陷在于隨著玻璃厚度的減薄，拉引量會逐漸降低，大噸位生產(chǎn)不占優(yōu)勢，且需要根據(jù)玻璃厚度的減薄而增加拉邊機數(shù)量，結(jié)果造成拉薄區(qū)長度增加，而且在浮法成型時玻璃下表面可能形成滲錫層，增加后續(xù)處理難度。
狹縫下拉法：將熔融玻璃液倒入模具槽，利用自身重力和項下的垃圾制成柔性玻璃。缺點在于成品易受狹縫的形狀、材質(zhì)影響，對玻璃的平整度和表面品質(zhì)造成瑕疵，需要二次拋光處理。
溢流下拉法：使用該工藝制作的成品厚度可達到0.05mm，并且易于實現(xiàn)溫度控制，可以同時進行雙面加熱或冷卻，適合卷繞，表面品質(zhì)好，是常見的柔性玻璃制備工藝。其缺點是產(chǎn)量低，且難做大面積的成品，還需要調(diào)整下拉熔融玻璃的張力和保持熔融玻璃的橫向張力以及溢流口處整個板寬方向玻璃液溢出量要一致。
化學法：用氟離子刻蝕玻璃，使其變薄。浸泡法、噴淋法，這兩種方法操作簡便，但表面質(zhì)量極差。使用瀑流法制備要將玻璃板傾斜從上向下傾倒刻蝕液，嚴格控制液體流速，可均勻刻蝕玻璃表面，質(zhì)量較高。
氣相沉積法：在氣相中反應，在石英基板或液錫上生成很薄的玻璃。品質(zhì)較好，但很難大規(guī)模生產(chǎn)。
再次拉引法：將玻璃板端部加熱軟化，用對輥或拉邊機拉制成柔性玻璃。易批量化生產(chǎn)，品質(zhì)高，但還在研究階段。
柔性玻璃的發(fā)展
國外：2012年康寧公司發(fā)布了其生產(chǎn)的薄柔性玻璃，厚度為0.1mm；2013年德國肖特已經(jīng)開始供應厚度在25~100μm的柔性玻璃；2014年日本旭硝子公司使用浮法制成厚度為0.05mm的柔性玻璃，以及日本電器硝子公司使用流溢法制成厚度為30μm的柔性玻璃。
國內(nèi)：2014年5年洛玻集團制成0.25mm超薄玻璃，同年蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計院成功制成0.2mm的超薄玻璃。我國對于這一領(lǐng)域研究起步較晚，與國外柔性玻璃技術(shù)相比，還有很遠的路要走。
柔性玻璃的應用
目前看來，科研人員在柔性玻璃的研究方向上對組裝復合材料和生長材料基板等方面頗為關(guān)注。在合成導電玻璃、基板鍍膜生產(chǎn)材料、高溫電介質(zhì)、集成多色激光器基板等方面已取得了不少應用成果。
合成導電玻璃：在柔性玻璃表面涂覆一層氧化石墨烯墨水，后貼于曲面上，可以作為除霜裝置，或是在其表面加熱壓制一層納米銀網(wǎng)/石墨烯可以制成導電玻璃用以封裝柔性太陽能電池。
基板鍍膜生產(chǎn)材料：柔性玻璃可作為基底來生長二維材料，因為其平整度高、耐高溫，可在其表面鍍上一層催化劑網(wǎng)或催化劑膜直接生長材料。目前已經(jīng)成功的案例有：柔性玻璃上磁控濺射50nm鎳膜，置于700-1000℃環(huán)境下，在上面生長石墨烯。
高溫電介質(zhì)：柔性玻璃可制作高溫電容器，低堿鋁玻璃在400℃的情況下仍有穩(wěn)定的絕緣性能，其制成的電容器在200℃時，充放電性能超過所有的有機電介質(zhì)電容器。
集成多色激光器的基板：隨著人們對多色激光器的進一步研制和應用，柔性玻璃在有機半導體多色激光器的研制上得到應用。這種激光器的集成需要把各種有機半導體裝在一個基板上，要求基板機械強度高、透光性好，柔性玻璃很好地滿足了這些條件。
結(jié)語
目前柔性玻璃還是一個新的科研領(lǐng)域，制備技術(shù)仍然處在一個探索的過程，至今居高不下的成本和價格限制了柔性玻璃的進一步應用推廣。在未來，智能化的生產(chǎn)生活將是常態(tài)，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，我們將有望迎來柔性玻璃相關(guān)技術(shù)的突破。
參考資料：玻璃雜志、光鏈、華強微電子
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