上周，小米在新品发布会上推出的小米14pro上搭载了一款全新的屏幕保护玻璃——龙晶玻璃。对于这款玻璃，小米集团总裁卢伟冰甚至称其为“迄今为止最坚固的玻璃”，维氏硬度达到了860，比普通玻璃耐摔10倍！对此，有些网友们不禁好奇，这款龙晶玻璃究竟是小米在自吹自擂，还是真的具备一些特殊的黑科技？

“龙晶玻璃采用了全新的工艺并借鉴了陶瓷的构成原理，让玻璃内部的亿万颗纳米级晶体牢牢互锁住，当玻璃的某一处区域受到冲击时，其他的结晶能够有效缓解这股来自外界的冲击力，从而阻断裂纹的扩散。”根据小米官方的这段介绍其实不难判断，龙晶玻璃与此前华为Mate50系列搭载的昆仑玻璃、苹果iphone14搭载的超瓷晶玻璃一样，都是一个概念性的名称，其本质上是一种纳米微晶玻璃，确实具有韧性高、耐摔等性能。至于这几种微晶玻璃的区别，或许是在生产原材料、晶粒大小和化学强化手段上存在些许差异。

微晶玻璃为何抗摔？

普通玻璃易碎的原因在于其内部的原子排列没有规则，晶粒结合得不紧密，内部的微裂纹易扩展。要使得其具备耐摔的性能，就需要抑制其微裂纹的扩展，通常通过添加一些材料或者溶液增加玻璃的强度。微晶玻璃的制备是在熔炼的前体玻璃里加晶核剂，使玻璃基质中均匀生长出高硬度的细小晶粒，形成玻璃相和微晶相的多相复合体，裂纹在扩展时，如果碰到这些细小晶粒则会产生偏转现象，使得裂纹扩展的路径变长，达到抑制微裂纹扩展的目的。一般来说，晶粒越小，晶粒含量越高，裂纹扩展路径越长，微晶玻璃整体强度也越优。

普通玻璃（a）、微晶玻璃（b）、陶瓷（c）的微观结构区别

微晶玻璃抑制微裂纹的原理

据了解，小米龙晶玻璃、华为的龙晶玻璃等除了采用微晶玻璃，后续还对其进行了化学强化处理，不同于我们耳熟能详的“物理钢化法”，化学强化是利用离子交换的方法，将玻璃放置于大体积离子的熔盐中进行盐浴，大体积离子会替换玻璃表面的小体积离子，使得玻璃表面形成一层压应力层，内部形成拉应力，最终得到远超普通玻璃的硬度和耐刮擦性能。

化学强化法Li离子与Na离子的交换原理

从官方公布的数据来看，目前几个主流的手机玻璃维氏硬度参数均达到了很高的水平：

（来源：小米官网）

玻璃的材料选择

了解完微晶玻璃的制备工艺及强化手段，再来看看其原材料的选择。微晶玻璃有多种体系，从小米和华为的官方信息来看，这两者的微晶玻璃均是建立锂铝硅（LAS，Li₂O-Al₂O₃-SiO₂）体系上，这也是目前应用最深入和广泛的微晶玻璃类型，具有强度高、热膨胀系数低、良好的机 械性能、抗热震性以及化学稳定性好等优点，在精密光学、航空航天和微电子等领域中都有所应用。

SiO₂是玻璃的组成成分，在锂铝硅微晶玻璃体系中，主要作为微晶前体玻璃的网络形成体，可用于稳定玻璃的网络结构，其浓度足够高时有助于形成高透明度、高强度的锂长石固溶体相。而Al₂O₃ 是网络形成体，其形成的铝氧四面体和硅氧四面体互穿成网状结构，通过增加其含量可以降低玻璃的结晶倾向，提高热稳定性、化学稳定性、机械强度和硬度。作为体系中唯一的离子化合物，Li₂O主要提供锂离子，方便后续化学强化时进行离子交换，同时其含量的增加还可降低玻璃的黏度，加速玻璃的熔化，提高成形性能，但锂铝硅体系在前体玻璃中易析出杂质晶体，使微晶玻璃的机械性质、光学性质、热稳定性等一系列性质变差，并造成外观上的缺陷。所以微晶玻璃体系中加入晶核剂，增加基础玻璃在成形过程中析晶的难度。

例如，龙晶玻璃就在LAS体系中加入了P₂O₅（五氧化二磷）、ZrO₂（氧化锆）、Na₂O（氧化钠）等成分。其中，P₂O₅可形成二硅酸锂晶相，二硅酸锂具有无规则取向的互锁晶体微晶结构，可以使裂纹偏转和裂纹尖端钝化，从而阻止裂纹扩展，提高微晶玻璃固有的机械强度和断裂韧性。Na₂O则主要提供Na₊，作为化学强化过程中与微晶玻璃进行离子交换的熔盐。另外，手机面板除了需要高强度和硬度外，还需要具备高透性，ZrO₂就是通过在形成过程中显著降低玻璃失透以及液相线温度，从而降低锂长石固溶体晶粒尺寸，最终提高其透明度。

小结

从小米龙晶陶瓷背后的制备工艺、强化手段以及原材料的选择上来看，其本质就是近几年关注度很高的微晶陶瓷，相比普通玻璃，它的确可以通过抑制微裂纹的扩展而更有效地抵抗摔落、刮擦等外力的影响，让手机屏幕更加安全。但在自然界中，比微晶玻璃硬度高的物质还有很多，且手机作为精密电子产品，即使采用了微晶玻璃，在跌落时也仍有损坏风险。

参考文献：

1、王志安,任璇璇,仵小曦等.高强度透明微晶盖板玻璃研究与开发[J].玻璃,2023,50(07):19-26.

2、赵竞一,王闻之,王其琛等.自增韧锌尖晶石-透辉石微晶玻璃力学性能的研究[J].硅酸盐通报,2023,42(04):1458-1465.

3、田英良,刘心浩,李俊杰等.超薄高强屏幕保护玻璃发展综述[J].硅酸盐通报,2022,41(11):3937-3944.

4、《关于玻璃析晶》，杨文丰，中国玻璃包装容器

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