智慧型手機中最堅固的玻璃材質

iPhone 11 Pro極限測試 – 聯合新聞網發布於2019年9月24日

這句「iPhone 11 具備智慧手機中最堅固的玻璃材質」讓我想起多年前的一則9H鋼化玻璃貼廣告，不過這個9H不是莫氏硬度，而是鉛筆硬度

提到強化玻璃，比較廣為人知的是採用物理強化的 Tempered Glass，這是將一般的浮法玻璃（平板玻璃）再透過熱處理工藝所製成。先將平板玻璃切割至所需尺寸，然後放置在滾輪上通過熔爐來加熱。以一般的鈉鈣玻璃（soda-lime glass）而言，加熱使其溫度高於它的 T_g 玻璃轉化溫度 564 °C 而低於液相溫度T_L（Liquidus temperature）1000 °C，等到整體溫度達到均勻的680 °C後，將玻璃透過冷空氣來快速冷卻其表面，藉由冷卻收縮來產生殘留壓縮應力的表面層。由於玻璃的破碎機制是當外力撞擊時，下表面受到拉伸的張應力作用而開裂，而強化玻璃其下表面原本是壓縮狀態，因此就得先克服壓縮應力之後才能轉而產生張應力的拉伸狀態，於是就能增加玻璃的強度

影片34秒敲側邊會造成爆裂的機制與 魯珀特之淚 相同

回來看這句「智慧型手機中最堅固的玻璃材質」，這是使用康寧公司生產的第6代大猩猩玻璃。根據Toluna全球消費者調查數據表明，人們平均每年會不小心掉落7次手機，其中半數以上是從1米或以下高度跌落的

第六代大猩猩玻璃最大的特色，就是其平均能承受15次從1米的高度掉落到粗糙的表面而不會產生刮痕或破裂

https://youtu.be/2zfCaPTn0yA?t=8

影片5’15” Adam Savage 提及的「ion exchange process」，這是將玻璃置於熔融硝酸鉀鹽浴中，透過玻璃材料與溶液間的鈉鉀離子交換。當離子半徑較大的 K⁺(1.33Å)取代玻璃中半徑較小的 Na⁺(0.95Å)位置時，由於較大的K⁺被擠壓到一個較小空間中，當其試圖保持原有的離子半徑就會撐大玻璃的體積。但由於玻璃的體積已經不會改變了，所以K⁺就被壓縮來適應此容積，這種被擠壓的趨勢於是形成表層玻璃的壓縮應力。因此，即使施加一個會裂開一般玻璃表面的外力，壓縮應力也會將其抵消並阻止裂紋惡化，玻璃也就更難破裂了。這種玻璃表面形成的壓縮應力層，就如同前面所提的熱處理工藝之效果，只不過這是使用化學方法，因此稱為化學強化玻璃 Chemically strengthened glass

根據製造廠商提供的資料，第5代的抗壓強度為850MPa，第6代則是 ≥ 900 MPa