铝硅酸盐玻璃是一种尖端材料,是一种多功能高性能玻璃变体。它具有卓越的品质,包括高耐热性、卓越的耐用性和卓越的耐化学腐蚀性。
一、化学组成
主要由氧化铝(16-20%)和二氧化硅(57-60%)组成,另外含有石灰、氧化镁和三氧化硼等少量成分。这种组合物具有很高的热稳定性和抗碱侵蚀性。常见的成分组成如下所示。
铝硅酸盐玻璃常见化学组成[1]
二、物理化学特点
(1)热膨胀:热膨胀系数为9.8×10-6 1/K(300°C时),这使其成为高温系统中理想的密封材料。
(2)耐高温:能够承受高达800°C的温度,维卡软化温度高达1010℃,可媲美陶瓷。
(3)硬度:铝硅酸盐玻璃的维氏硬度为480至670 HV,努氏硬度为500至650 HK。莫氏硬度约为7(为了便于对比,可参考蓝宝石水晶的莫氏硬度为9)。
弯折0.33 mm铝硅酸盐玻璃[1]
(4)密度:2.62~2.67 g/m2,铝硅酸盐玻璃非常轻,非常适合触摸屏和触摸屏保护膜。它的轻便性并没有影响其强度,使其成为许多电子设备的首选。
(5)耐化学性:具有缓慢溶解速率的抗化学降解性。在饱和条件下的溶解速率较低,为10-4 g/(m2·天)。
(6)耐刮擦:铝硅酸盐玻璃以其高强度和耐刮擦性而闻名,使其成为移动设备的理想选择。 铝硅酸盐玻璃的高碱含量赋予其内在强度,比其他类型的玻璃更坚固、更耐用。
三、高端应用端
低密度、良好的耐高温和化学稳定性、优秀的强度和韧性以及卓越的透光性和透明度等这些往往难以兼容的材料特性,却能够存在于铝硅酸盐玻璃一身。也正是得益于此,铝硅酸盐玻璃在很多复杂精密的工况都拥有强大竞争力。
(1)可折叠设备:专有的下拉工艺使铝硅酸盐玻璃具有超薄的厚度,最薄可达100微米。结合化学钢化工艺,铝硅酸盐玻璃是可折叠电子设备和技术组件设计时的理想选择。
用于折叠手机屏[2]
(2)手机盖板:对于厚度为 0.4~1 mm的刚性盖板应用,铝硅酸锂(LAS)等铝硅酸盐玻璃采用微浮法工艺制造。这类玻璃具有完美的光滑表面、高抗断裂性和出色的防摔性能,非常适用于移动电子技术等应用。
(3)航天:航天航空领域特种玻璃,如大飞机风挡玻璃圆片的制造,也曾是国内被“卡脖子”的技术之一。相比汽车用风挡玻璃,安全对于飞机风挡玻璃来说更为关键。它不但要为驾驶员提供良好的视觉效果,还要承受高速飞行时的风压、冰雹和飞鸟撞击、沙尘的摩擦、急速温差、室内外温差和压差等一系列复杂环境要求。2023年,耀皮玻璃集团攻克这项难题,成为了继美国PPG、法国圣戈班之后的全球第三家大飞机航空玻璃原片供应商。
耀皮航空玻璃原片样片[3]
(4)照明和固定装置:铝硅酸盐玻璃用于卤素灯的玻璃灯泡,具有耐高温性。
四、国内外市场情况
全球铝硅酸盐玻璃的生产厂家包括美国康宁公司、彩虹集团有限公司、中国南玻集团、旭虹光电科技有限公司、Schott、旭硝子集团、康尔微晶玻璃有限公司、Saint-Gobain、重庆鑫景特种玻璃有限公司、OHARA等。
根据Straits Research的数据,2024 年全球玻璃陶瓷市场规模为15.7亿美元,预计从2025年的16.6亿美元增加到2033年的26亿美元,在预测期间(2025-2033年)以5.8%的复合年增长率增长[4]。
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参考资料:
[1] 什么是铝硅酸盐玻璃,GLAShern官网
[2] 铝硅酸盐玻璃,Schott官网
[3] 耀皮玻璃集团攻克“卡脖子”技术——航天航空领域特种玻璃制造技术研发,航空产业网
[4] 玻璃陶瓷市场规模、份额和趋势分析报告按成分、应用和地区预测,2025-2033 年,Straits Research
粉体圈Carrot整理
2025.03.07
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