智能手机时代到来后，大屏甚至全面屏成为主流，在这些大屏上往往都有一层盖板玻璃，这是因为玻璃材质在透光性、硬度、化学性能等多方面都很优越，对手机的电容屏能起到很好的保护作用。

但是现在绝大部分手机为了视觉效果，它们的边框宽度都被压缩到极致，这样在手机不小心摔落时就就很难给予玻璃屏幕足够的保护和缓冲。就算日常中偶尔掉地上了没出事，也很难保证次次都不会碎裂——万一真发生了，不仅心疼同时钱包也疼。

消费者这种顾虑，无论是厂商还是科研者都有看在眼里，于是这几年盖板玻璃真的被玩出了许多新花样。比如说去年下半年就有报道，中国科学院过程工程研究所研究员李建强团队在国际科学期刊《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玻璃。这到底是何方神圣呢？

“高熵”指什么？

在了解高熵玻璃前，我们先来了解“熵”的概念。熵（Entropy）是德国物理学家克劳修斯 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，在材料研究领域却出现了相反的结论——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（简称为高熵合金）发现原子不易扩散，因此合金中会形成具有高热稳定性的固溶相纳米结构或直接形成非晶态。相对于传统合金，高熵合金可具有更加优良的比强度、高温力学性能、延展性、低温断裂韧性、超顺磁特性以及超导特性。

高熵合金即使添加多种金属也不会脆化

说白了就是，高熵材料与常规材料体系相比，具有更高的混乱度。而这种混乱度在某些方面可以打破常规，从而产生一些意想不到的性能。与传统材料相比，高熵材料作为一种全新的材料体系，在力学、物理和化学性能等方面表现出了更独特的优势。因此高熵概念得以进一步在陶瓷及金属间化合物等领域中发展，如今已成为国际材料学术界的重要研究热点之一。

高熵玻璃的诞生

目前盖板玻璃市场的主流是钠钙玻璃和高铝玻璃，为了提高它们的硬度、模量和断裂韧性，在生产过程中通常需要进行化学强化处理。强化后的玻璃由于表面应力层的存在，在硬度、模量和断裂韧性上有一定提升，但是这种后处理方法限制了玻璃形状的后期设计，玻璃一旦进行化学强化就很难再加工。

但与两者不同，高熵玻璃是本征上就具有高硬度、高模量和高断裂韧性的玻璃，性能指标如下：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%）。其制备的关键就在于创新的成分设计及制备方法。

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

不同于高铝玻璃和钠钙玻璃两者都含有较多的，在一定程度上会限制玻璃新体系开发和性能提升的网络形成体（如SiO₂、B₂O₃），高熵玻璃由于不含网络形成体且引入了高熵材料设计理念，因此成分设计自由许多，可在玻璃中加入氧化钛、氧化锆等能够改变微观配位数的组元，共同组成玻璃的主体。所以高熵玻璃在微观结构上与传统玻璃的最大不同在于具有较高的配位数，由此可以带来优异的性能。

②制备方法

高熵玻璃的形成能力较低，冷却过程中易析晶且熔点较高，用传统的熔融冷却法比较难制备。为解决问题，研究人员合理选取多主元组分，并采用“激光加热熔化—无容器凝固”方法来熔化氧化锆等超高熔点物质。研究人员介绍，由于样品制备过程中处于悬浮状态，可以有效抑制接触容器壁形成的非均匀形核，进而抑制析晶，同时激光加热具有快热快冷的优点，可以使熔体达到深过冷状态并实现快速凝固，从而解决玻璃样品制备的难题。

距离商业化还有较长的路

不过这种高熵玻璃虽然比第六代大猩猩玻璃的各项指标提高约1倍，但由于盖板玻璃的抗摔程度综合反映了脆性和断裂韧性参数，和硬度也有一定的关系，因此并不能简单地等同于“抗摔性翻倍”。而且高熵玻璃要想走向市场，除了以上这些性能需达标且有较好的均衡外，电学性能（如导电率、灵敏度、介电常数等）、制备工艺的复杂程度以及生产成本也是要考虑进去的。

尽管如此，高熵玻璃仍然对电子玻璃行业具有重要意义。在智能手机、笔记本电脑、平板电脑和可穿戴设备需求不断增长的今天，高熵材料的设计理念无疑为广大厂商提供了一个与众不同的设计及生产思路，就让我们继续期待他们未来还将有什么样的成果吧！

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