(来源:南湖晚报)

转自:南湖晚报

  制图 AIGC
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生活里的玻璃总是又脆又硬,轻轻磕碰就会碎裂,是大家公认的易碎物品。可现在的折叠屏手机却十分神奇,屏幕玻璃能够反复开合、随意弯折。同样是玻璃,为什么普通玻璃一碰就碎,折叠屏玻璃却能灵活弯曲、结实耐用呢?

又硬又脆的“易碎品”

在我们的印象里,玻璃是一种又硬又脆的材料。窗户玻璃、玻璃杯、玻璃摆件,看着坚硬光滑,可轻轻一摔、一撞就容易碎裂。这是玻璃最特别的特点:硬度很高,不容易被刮花,但韧性极差,受到外力不会弯曲变形,只会直接断裂。

很多同学不知道,普通玻璃易碎的真正原因,不是材质不够坚硬,而是表面藏着无数肉眼看不见的“小伤口”。玻璃在生产、切割、搬运的过程中,会产生极其微小的划痕和裂纹。当玻璃受到撞击、挤压时,力量会集中在这些小裂纹上,让裂纹快速蔓延,整块玻璃瞬间就会裂开,这就是普通玻璃一碰就碎的奥秘。

让玻璃拥有弯曲能力

既然普通玻璃极易碎裂,那折叠屏手机的玻璃,为什么能反复弯折呢?科学家首先想到的办法,就是把玻璃做薄。

现在折叠手机使用的超薄柔性玻璃,厚度只有30微米,仅仅是一张A4纸厚度的几分之一。材料越薄,弯曲时承受的压力就越小,不会轻易出现裂纹、断裂的情况。足够薄的玻璃,彻底摆脱了普通玻璃僵硬、无法弯折的短板,拥有了灵活弯曲的能力。目前,这种超薄玻璃已经可以承受百万次的弯折测试,性能十分稳定。

但单纯变薄还远远不够。玻璃越薄,越容易被划伤、受损。为了解决这个问题,科学家研发出了玻璃强化技术,给超薄玻璃穿上一层“防护铠甲”。这项技术叫作离子交换强化,简单来说,就是把玻璃表面的小原子换成更大的原子。

经过特殊工艺处理后,玻璃表面会被紧紧挤压,形成一层抗压保护层。这层保护层可以牢牢锁住微小裂纹,阻止裂纹扩散,就算受到轻微撞击,玻璃也不会轻易开裂,完美解决了薄玻璃易碎的难题。

解锁百万次弯折奇迹

能弯一次、十次不难,难的是反复弯折几十万次、上百万次。折叠屏手机每天都会开合很多次,玻璃要反复承受拉伸、挤压的力量,微小缺陷很容易慢慢扩大,最终导致玻璃损坏。

为此,科学家不仅严控玻璃生产工艺,最大限度减少表面瑕疵,还通过改变玻璃的化学配方升级材质。通过替换玻璃中的部分原料,降低玻璃的硬度、提升柔韧性,让玻璃更容易弹性弯曲,同时抗裂能力大幅提升,耐用性变得更强。

其实,折叠屏玻璃之所以能打破“玻璃易碎、不能弯折”的固有认知,全靠神奇的材料科学。人们通过改变玻璃的厚度、结构和成分,让古老的玻璃材料迎来“华丽”转身。

创新

普通材料经过创新改造,解锁全新的用途,这背后是无数科研人员的智慧。