柔性玻璃
随着社会的不断发展,越来越多的新型玻璃出现在人们面前,微晶玻璃、钢化玻璃、大猩猩玻璃、光学玻璃......用康宁公司的话来说:我们已经来到了玻璃时代。
在这些各色各样的特种玻璃中,最引人注目的当属柔性玻璃了。
今天我在这里就来简单介绍一下有关柔性玻璃的一些知识。
1.柔性玻璃的概念:
柔性玻璃——Flexible Glass是指厚度小于等于0.1mm的超薄玻璃,通过格里菲斯对玻璃做的强度试验表明玻璃厚度越薄,强度越高。
当玻璃薄到一定程度时,玻璃的柔软性就体现出来了,可以卷曲而不破裂。
其中0.1mm以下的厚度就可以称之为柔性玻璃。
2.柔性玻璃的特点:
柔性超薄玻璃具有玻璃的硬度、透明性、耐热性、电气绝缘性、不透气性及氧化和光照环境下具有相对稳定的机械和化学性能,又可弯曲,重量轻,可加工,用途广泛。
玻璃减薄可以减少原料使用量,重量轻可以减少运输成本。
可以卷在辊子上,使玻璃使用效率提高,不用再采取化学减薄的方式来减小玻璃的厚度,在下一代显示器、照明装置、触摸屏和诸如医疗器械的高科技中有很好的应用前景。
这种玻璃会首先用在智能手机触摸面板上,还可以用在柔性显示器、电子书、柔性太阳能电池板、有机EL平板照明电源及超级电容器等领域,特别是在电子显示屏和太阳能光伏面板已占据了重要部分,是21世纪不可或缺的节能材料。
3.柔性玻璃的发展:
目前柔性超薄玻璃仍处于初步的发展阶段,美国康宁公司和日本旭硝子公司是世界柔性超薄玻璃的领跑者。
美国康宁公司和日本旭硝子公司都大力进行柔性超薄玻璃的研发和生产,并积极推动在柔性显示等领域的应用推广。
柔性超薄玻璃所具有的独特性质,是塑料薄膜和金属箔无法替代的。
柔性超薄玻璃所表现独特性质,为超薄玻璃的应用打开了新的前景。
近几年来,两家公司在玻璃厚度上不断的突破,使得柔性超薄玻璃的研发和生产技术迅速的发展,目前康宁公司已经能够对柔性玻璃进行量产。
我国超薄柔性玻璃的发展相对比较落后,2012年之前只能生产0.3mm厚的钠钙和无碱超薄玻璃,在髙铝和无碱超薄玻璃的研究和生产方面技术不是很成熟,研究的技术力量和投人的研发资金也相对比较薄弱。
当然在最近几年内,随着柔性玻璃不断浮现在人们的视线中及国外公司的技术的快速发展,我国对柔性玻璃的兴趣也逐渐浓厚,研究的强度也逐渐加大,2015年我国柔宇企业成功研制出柔性OLED屏,显示屏厚度只有10微米(0.01mm),细节还原更细致,显示屏响应时间更快,使得我国在柔性玻璃这方面取得巨大进步。
近年来,柔性玻璃越来越受到科研工作者及企业的重视,究其原因就是它无限的前景并且它代表了未来材料的发展方向,向着更加简洁、方便,美观的方向前进。
我国最近几年来关于柔性玻璃方面的学术论文呈逐渐上升的趋势,关于它的话题也越来越多,同时最经几年的国际材料大会上也不断被专家学者及各大公司提起并重视,市场分析公司FMI发布最新研究报告称,至 2020 年亚太地区柔性玻璃市场总额将达6.127亿美元,复合年增长率为 36.5%。
这些都充分说明了柔性玻璃有很大的价值及前景。
在最近发布的2016最具潜力的20中新型材料中,柔性玻璃就是其中之一。
4.柔性玻璃的主要技术:
有关柔性玻璃的一些成型技术,通过网上的查阅,了解到了两种主要技术:浮法和溢流下拉法。
用浮法成型工艺生产柔性超薄玻璃,随着玻璃厚度的减薄,拉引量会越来越低。
当玻璃的厚度减小到0.1mm时,拉引量在20-25t/d左右,当玻璃的厚度减小到0.05mm时,拉引量在15-20t/d左右。
拉引量的大幅降低使玻璃带在锡槽内纵向降温速度加快,玻璃自然降温形成的理想拉薄区长度很短。
浮法成型工艺的最大优势是大吨位和大规格,但在柔性超薄领域,大吨位的优势相对弱化。
从工艺的技术特点看溢流下拉工艺更适合柔性超
薄玻璃的生产。
5.柔性玻璃的应用前景:
在康宁公司看来,人类经历石器时代、铁器时代、蒸汽时代、工业时代、原子时代d 等等这些时代,而到了这个时代,人类已经来到了玻璃时代——Glass Age。
在这个时代中,玻璃随处可见,你无法想象没有玻璃的世界,许多重要的发明都是在玻璃材料技术的支持下才能被人类得以利用。
在康宁的宣传片《玻璃的时代》中就充分说明的这点,其中的亮点在我看来就是大猩猩玻璃和柔性玻璃,试想一下在未来的某一天,你从口袋中掏出一张卷曲的纸,卷开后纸面变成了手机的触摸屏,并能够打电话、看视频、听歌、看新闻等等一系列各种手机功能;在公司从一堆书中抽出一张地图,铺开后又是一张液晶显示屏,可以工作、画图、设计等等......这是多么的神奇啊,而这一切因为柔性玻璃的发展变成可能,而在这个玻璃的时代,你的一天当中的生活可能都是由玻璃构成的。
6.关于柔性玻璃的设想:
未来柔性玻璃的发展可能会朝着更薄、更轻、强度更高、更加灵活、易弯曲的方向前进,可能不仅在显示屏、太阳能面板有所体现,还会在建筑、汽车工业以及日常的生活中都会涉及。
利用柔性玻璃的高强度,我们显然可以在挡风玻璃以及各种建筑材料中利用柔性玻璃,让我们的周围看起来更加坚固。
利用柔性玻璃的可弯曲性,我们可以将许多玻璃设备制作成便携式的物品,像前面提到的可折叠的手机、电脑等,而利用玻璃的透明性我们可以在投影设施这方面加以利用,比如一些模拟器,让人有一种视觉错觉,来达到目的,如医院可模拟出病人的身体让医生能进行模拟的手术,还可以在游乐场模拟出一些惊险的画面......
同样的在我们可以设想一下柔性玻璃也可以应用到航空航天,比如航天器的外层保护膜和内部的操纵设备,增大空间利用率;或者普通居住房表面安装这种柔性玻璃,可以吸收太阳能并通过一些转换使玻璃外面的能量能够提供这栋楼房一天的电量消耗,达到物尽其用,还非常环保;再比如在多功能交通工具方面,利用其可弯曲方面的柔性,生产多功能交通工具,及能够根据不同的交通环境改变自身形状,能在海陆空多种环境下运作,并且还能够利用太阳能补充自身消耗......
7.总结:
我这里有关柔性玻璃的各种认识也许不是很深刻,而且目前有关柔性玻璃方面的技术很多都没有,值得期待,但还需努力。
参考文献
【1】谢军李晓青柔性超薄玻璃的开发及应用2015年4月第34卷增刊第49-55页【2】电子世界国产柔性OLED屏可以卷曲的屏幕2015年9月第18期。