5G時(shí)代智慧手機(jī)用玻璃的展望

【中玻網(wǎng)】5G是第五代通信技術(shù)，具有高速度（速度為4G的100倍）、低時(shí)延（時(shí)延僅為1 ms）、低能耗、網(wǎng)絡(luò)全覆蓋等特性，能夠時(shí)時(shí)處處有網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到萬(wàn)物互聯(lián)。各國(guó)對(duì)5G技術(shù)非常重視，我國(guó)2018年在長(zhǎng)三角地區(qū)建立國(guó)內(nèi)很大5G外場(chǎng)技術(shù)試驗(yàn)網(wǎng)，2019年率先開(kāi)始商用，2020年成為國(guó)內(nèi)首批商用地區(qū)之一。5G手機(jī)是5G通信與人工智能（AI）的高層度結(jié)合，兩者相結(jié)合，使手機(jī)由智能型（Smart phone）發(fā)展到智慧型（Brain phone,Intelligent phone），從多功能、智能自然到智慧自然，智慧手機(jī)聽(tīng)懂、看懂，甚至以人類(lèi)思考方式來(lái)理解人類(lèi)訴求，讓人類(lèi)能獲得自主而恰當(dāng)?shù)男盘?hào)；同時(shí)還能廣聯(lián)接、全聯(lián)接、智聯(lián)接，達(dá)到萬(wàn)物互聯(lián)，自由地與世界聯(lián)接。

　　在智慧手機(jī)中玻璃既是功能材料，也是裝飾材料，由前蓋板觸摸屏、顯示器到后蓋板，玻璃均是合適的材料。以后蓋為例，金屬材料對(duì)5G高頻天線有明顯的吸收，5G手機(jī)的后蓋不能采用金屬材料，而玻璃與微晶玻璃對(duì)電磁信號(hào)可順利傳輸，因此玻璃與微晶玻璃是5G手機(jī)后蓋較理想的材料。（1）玻璃的高透光性、高硬度、耐磨性是全屏與全屏曲面手機(jī)蓋板的優(yōu)選材料，但玻璃的脆性和低抗摔性是他的要害。因此作為智慧手機(jī)的蓋板，特別全屏或全屏曲面手機(jī)，抗摔性能顯得尤為重要。全屏或全屏曲面手機(jī)，其屏幕面積比非常大，屏占比為93%以上，面積愈大單位面積Griffith裂紋數(shù)愈多，實(shí)際強(qiáng)度愈低，落地更容易破裂。目前智能手機(jī)所用玻璃，如Gorilla（大猩猩）第五代仍選擇強(qiáng)度高、彈性模數(shù)大、耐磨性和抗刻劃性好、易于進(jìn)行離子交換的含堿鋁硅酸鹽玻璃，與Gorilla前幾代不同的是Al2O3含量提高，從Gorilla第1代8%～9%增加到23%～24%，SiO2為57%～58%，略有升高，Na2O比上幾代稍微降低，維持在8%～9%，同時(shí)加入2%～4%Li2O，Li2O的加入，由于雙堿效應(yīng)，離子交換能提高玻璃熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，而且能促進(jìn)離子交換。目前蓋板玻璃彈性模數(shù)已達(dá)76.6 MPa；維氏硬度化學(xué)增強(qiáng)前為601 kgf/mm2，化學(xué)增強(qiáng)后提高到638 kgf/mm2；斷裂韌性0.69 MPa·m½；離子交換后表面壓應(yīng)力≥850 MPa，表面壓應(yīng)力高層度≥75 mm，抗沖擊強(qiáng)度達(dá)到從1.6 m高度跌落到粗糙表面上完好率達(dá)80%。（2）柔性可彎曲與折疊顯示器基片需采用耐熱性優(yōu)良、尺寸穩(wěn)定性好的低堿或無(wú)堿硼硅酸鹽玻璃。AMOLED（有源發(fā)光二較管）以及MicroLED（微發(fā)光二較管）是新一代顯示技術(shù)，特別MicroLED更優(yōu)于傳統(tǒng)的LCD，具有低能耗、高亮度、高解析度、高動(dòng)態(tài)范圍成像、更高精細(xì)度以及色彩飽和度，并且能制成柔性可彎曲與折疊顯示器等優(yōu)點(diǎn)，但需將像素蒸鍍到LTPS（低溫多晶硅）上，在500℃以上深加工，要求基片有很高耐熱性與尺寸穩(wěn)定性，通常以無(wú)堿硼硅酸鹽為AMOLED與MicroLED的基片玻璃，其成分范圍約為SiO2 55%～60%、Al2O3 20%～25%、B2O3 4%～9%，還含其他二價(jià)金屬氧化物如CaO、MgO、ZnO、BaO等。（3）玻璃或微晶玻璃是減少天線和無(wú)線充電的電磁波衰減的理想后蓋材料。在選擇手機(jī)外殼材料時(shí)，必須注意減少電磁波在材料傳輸中的衰減問(wèn)題。當(dāng)電磁波頻率1～107 Hz時(shí)，在材料中傳輸?shù)乃p系數(shù)隨頻率的增加而升高，在107～1017 Hz衰減系數(shù)隨頻率的增加改變不大。玻璃與微晶玻璃和金屬對(duì)比，前者的電阻率高；而介電常數(shù)與介質(zhì)損失又低于金屬；電磁波傳輸衰減系數(shù)更明顯低于金屬。手機(jī)無(wú)線充電也是一種發(fā)展趨勢(shì)，也是由于金屬對(duì)電磁波的屏蔽特性，電磁波無(wú)法很好通過(guò)金屬機(jī)殼，能量損耗大，所以金屬機(jī)殼不適宜無(wú)線充電技術(shù)，必須選擇玻璃作為后蓋。

　　綜上所述，玻璃在5G手機(jī)的應(yīng)用上還是大有可為的。玻璃的高透光性、高硬度、高耐磨性，良好的熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性，低的電磁波傳輸衰減性能均是金屬所不能比擬的。但玻璃的脆性和低抗摔性是它的要害，今后應(yīng)通過(guò)合適的玻璃成分設(shè)計(jì)、優(yōu)選表面處理工藝來(lái)盡可能減少這些缺點(diǎn)。