随着华为最新一代手机Mate60 Pro的首发，“遥遥领先”、“国产之光”等网络热词持续升温，当大家都聚焦在麒麟自研芯片和北斗卫星通讯上时，机身前后采用的透明纳米微晶玻璃盖板“昆仑二代”玻璃，也以自己的方式在为国货增光。

“昆仑”玻璃作为国产纳米微晶玻璃的领跑者，对比国际巨头康宁“大猩猩”微晶玻璃，无论从产品性能指标（硬度、耐磨性、抗冲击性），还是从产品舒适度（触摸感、屏幕弯曲技术）上，都更具有竞争优势。

随着国产微晶电子玻璃技术更新迭代及降本增质，微晶玻璃市场国产替代已经进入尾声，近十年由美国康宁，蓝思等国际巨头电子玻璃企业在我国高端电子玻璃市场的垄断地位已经被打破。

2022年6月，工信部、人力资源社会保障部、生态环境部、商务部、市场监管总局等部门联合发布《推动轻工业高质量发展的指导意见》(以下简称《意见》)，《意见》指出要构建高质量的供给体系，增加升级创新产品，其中包括微晶玻璃等。微晶玻璃作为国家支持的高精尖领域，在国家大力支持以及国内企业一次次的技术迭代和降本增质之下，取得了质和量的双重高速增长。

01

什么是微晶玻璃？

微晶玻璃（Glass Ceramic），俗称玻璃水晶或者陶瓷玻璃。众所周知，玻璃是非晶体材料，内部没有规则排列的晶体结构亦是玻璃易碎的原因之一。

微晶玻璃的制造其实是一种玻璃改质工艺，在玻璃的生产过程中加入了金属氧化物晶粒作为晶种，通过增加新的高温结晶步骤使玻璃基体内的陶瓷晶体生长晶体化，改变玻璃态的非晶体结构比例，来改变晶体与非晶体在玻璃本体里的比例，从而形成致密的微晶相与玻璃相结合的多相复合固体材料。

微晶玻璃不仅拥有玻璃的软化温度高、电绝缘性能好、化学稳定性等基本优点，又拥有陶瓷的耐磨性好、硬度大、机械强度大、热稳定性好、膨胀系数可调等优点。

微晶玻璃的基本性能主要由两点决定：一个是组成相所具有的性质，如基础玻璃的氧化物配料比、生成晶相的类别、剩余玻璃相的含量与性能；另外一个是由于热处理工艺制度不同所引起的微晶体的数量和平均晶体粒径的长度。

微晶玻璃的组成：

把加有晶核剂或不加晶核剂的特定组成的玻璃，在有控条件下进行晶化热处理，使原单一的玻璃相形成了有微晶相和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃和普通玻璃区别是：前者部分是晶体，后者全是非晶体。微晶玻璃表面可呈现天然石条纹和颜色的不透明体，而玻璃则是各种颜色、不同程序的透明体。

微晶玻璃的综合性能主要决定三大因素：原始组成的成份、微晶体的尺寸和数量、残余玻璃的性质和数量。

后两种因素是由微晶玻璃晶化热处理技术决定的。微晶玻璃的原始组成不同，其晶相的种类也不同，例如有β硅灰石、β石英、氟金云母、二硅酸锂等，各种晶相赋予微晶玻璃的不同性能，在上述晶相中，β硅灰石晶相具有建筑微晶玻璃所需性能，为此常选用CaO-Al2O3-SiO2系统为建筑微晶玻璃原始组成系统，其一般成分如表一所示。

02

微晶玻璃的诞生

“这个实验要花两小时，我能做点什么呢？”1952年秋季的一天，在闻名遐迩的美国玻璃制造公司——康宁玻璃厂（注）实验室里，玻璃研究专家唐·斯图基对着柜台上的电炉，自言自语道。

一块玻璃躺在电炉里。电炉表面的温控仪显示为500℃，比普通玻璃的软化点低100℃。斯图基要做的是，通过实验让普通玻璃软化，并根据软化结果研制新型的感光玻璃。所谓感光玻璃，是指能感光显色的玻璃。这种玻璃经紫外线照射感光后，再经过热处理，便能显示出美丽的影像，不但色彩鲜艳，而且永不褪色。斯图基的上司曾信誓旦旦地讲，感光玻璃将会让康宁玻璃厂的业绩再上一层楼。

斯图基是康宁玻璃厂聘请的专家。由于性格的原因，他与上司相处并不融洽。这或许也是上司不给他配助手的原因之一。比如，他喜欢把自己关在实验室里做实验，上司则希望他多参加会议与活动。前几天，上司给他交待研制感光玻璃的同时，还希望他经常参加公司的会议。斯图基何尝不想参加会议？但他忙不过来。比如，按照工艺规格的要示，感光玻璃热处理时，加热温度为玻璃软化温度以下100℃，保温时间为2个小时左右。这段时间，他原则上不能离开。

他把一块玻璃放入自动控制温度的电炉中加温。一切准备就绪，他关上炉门，接通电源，电炉开始升温后，他如前文般坐在位上静心观察。

“叮—叮—叮！”突然，实验室响起一阵急促的电话铃声。接起来，对方正是斯图基的上司，“斯图基先生，请到三号会议室开一个关于感光玻璃试生产的会议。现在就来。”

“可是，”斯图基瞄了一眼电炉，“我正在做一个试制感光玻璃的实验，两个小时内无法离开。因为玻璃放进电炉十几分钟了。”

“电炉不是有自动温控仪吗？”上司语气沉了下来，“难道让几个领导都等着你？”

“好吧。我马上到。”还是那讨厌的语气！斯图基搁下电话，把温控仪的温度调到550℃后，关上实验室的门，匆匆赶往会议室。

一个多小时后，斯图基拖着疲惫的身躯回到实验室。他与上司发生冲突，上司认为他一年多未给公司带来明显的业绩，有浪费资源的嫌疑。斯图基则认为，科学是急不得的。

“啊？”他看了一眼温控器，大吃一惊。原来，自动温控仪上显示的温度是900℃。“玻璃一般600℃左右开始软化，温度再上升，便进入融熔状态。这块玻璃看来报废了。融浆别把电炉烧坏了呀。”他不由想到。

斯图基赶紧打开炉门。他再次惊奇了。原来，这块玻璃没有熔融，而是变成了一块奶白色的薄板，直挺挺的躺在炉内。

“谢天谢地！”当他试图拿出这块薄板的时候，由于钳子未能夹紧，玻璃薄板滑落在地。让他再次惊奇的是，玻璃没有摔碎，而是弹了起来。

“这是怎么回事？”斯图基把这块玻璃放在显微镜下观察，发现有大量的微小晶体。“一般玻璃应该与松香、石蜡、塑料等材料一样，其内部原子排列是没有规则的，这也是它易碎的原因之一。这种玻璃由微小的晶体组成，也就是说，它的原子排列是有规律的。这是怎么回事呀？”凭直觉，他认为这是一种前所未见的玻璃。

“叮—叮—叮！”正当他准备细心研究时，电话铃又响了。接起来，正是魔鬼上司，“邀请”他到办公室交流工作！

“唉！”斯图基叹了一口气，然后把刚才实验用的玻璃放在样品袋里，写好观察结果，再次离开了实验室。

实验后的第三天，由于与上司不和及其它原因，斯图基选择了离开康宁玻璃厂。离开前，从职业角度出发，他把那个玻璃样品袋连同实验报告交给了上司。

上司是个细心的人。他根据斯图基提供的报告，请了一些玻璃研究人员研制出一种新型的有机玻璃，并迅速推向市场。这种玻璃重量比铝轻，在高温下又不会变形，且强度高于高碳钢，与常规的钠钙玻璃相比则要高出许多倍。康宁玻璃厂的领导经过研究，把这种玻璃称为微晶玻璃。

一年后，康宁玻璃厂批量生产出微晶玻璃：首先要把原材料按照比例配好，放到窑炉里烧熔，等全部融化之后，把熔液倒在冰冷的铁板上，这叫做淬火；淬火之后，原料已经变成了一块晶莹的玻璃，这一步是烧结的过程；然后把玻璃捣碎，装入模具，抹平，再次放入窑炉，这次煅烧使它的原子排列规则化，也是从普通玻璃到微晶玻璃的转化过程。

晶体玻璃与一般体玻璃示意图（来源新浪网）

随着科学的发展，科学家们已经研制出1000多种不同成份的微晶玻璃，它们的性能也各不相同。经测定表明，结晶的直径通常不超2微米，只有头发比精细的几十分之一。

03

微晶玻璃的应用

1、电子玻璃领域

随着智能手机、平板电脑等大面积触屏电子产品的普及，消费者对显示屏抗破坏性能提出更高的要求，如抗冲击性、抗跌落性、抗划伤。保护用盖板材料需进一步增高其强度和硬度来满足要求，微晶玻璃以其优异的透明性、硬度、耐腐蚀性、易加工成型等特性应用于屏幕保护领域。

玻璃在手机端的最初应用可以追溯到功能机时代，2004年，摩托罗拉在其高端手机V3中首次应用玻璃屏，但彼时，成本高、易碎等缺点成为了玻璃在功能机中渗透的阻力，塑料仍是盖板的主流材质。

直至2007年初代iPhone问世，屏幕的用途不再局限于显示，触控替代键盘成为手机最为主流的信息输入途径，盖板成为与使用者接触最频繁、且需要长时间被按压、点击的零部件，硬度因而成为了盖板材质选择时的重要考量指标之一，微晶玻璃凭借在硬度、抗划伤性能等方面的相对优势，成为智能手机、平板电脑等消费电子产品防护盖板的主流材质。

微晶玻璃外观件在智能手机领域这些年的不断升级迭代，其升级演进趋势主要依托两个维度:

（1）耐用性上的：强度、硬度、抗摔能力和抗刻划性等不断提升；

（2）美观度或者说外观表现效果差异化方向的：更薄、更轻、更加曲润光泽、更好的抗指纹抗反光效果、更不一样的外观构型（比方说3.5D与四曲面环绕等）。

2、 建筑装饰材料

微晶玻璃因具有较高的硬度和强度，并且体积密度较低，几乎不吸水，耐酸碱腐蚀，抗冻，无放射污染，镜面效果好。微晶玻璃可以广泛作为结构材料、热绝缘材料等应用于建筑装饰领域，是一种新型的绿色装饰材料，该材料已迅速发展成为最具应用前景的建筑装饰材料。

3、光敏材料

某些特定的微晶玻璃具有低膨胀和零膨胀特性，适用于望远镜和激光外壳这些对于尺寸要求特别敏感的领域；用金、银作核化剂的某些微晶玻璃具有较好的光学敏感性，因此可以起到“显影”的作用。从而在光纤放大器、透红外仪表，激光导航陀螺仪﹑光敏电阻、光太阳能电池等方面得到广泛应用。

4、生物微晶玻璃

生物微晶玻璃具有良好的化学稳定性、生物相容、强磁性能等。目前，主要用作牙齿材料、人体骨骼修复、铁磁性抗癌材料等。另外，人们利用微晶玻璃的抗热冲击性得到的红外辐射，已实现在医疗保健产品中的应用。

总结

随着智能手机最主流的外观件材质以及这些年的不断进阶，微晶玻璃已击败塑料、金属、陶瓷、蓝宝石等众多材质，在智能手机外观件领域中扮演着举足轻重的角色，而智能手机十数年的发展，其实也见证了玻璃加工工艺的革新升级。微晶玻璃外观件在智能手机领域这些年的不断升级迭代，其升级演进趋势主要依托两个维度:

（1）耐用性上的：强度、硬度、抗摔能力和抗刻划性等不断提升;

（2）美观度或者说外观表现效果差异化方向的：更薄、更轻、更加曲润光泽、更好的抗指纹抗反光效果、更不一样的外观构型。

文章来源： 蝌蚪五线谱，旌旗玻璃， 阳诚基金