李逵还是李鬼？1分钟教你学会辨别“真假微晶玻璃钢化膜”

李逵还是李鬼？认识屏幕抗摔利器--微晶玻璃，并1分钟教你学会辨别“真假微晶玻璃钢化膜”

• 微晶玻璃显示盖板的应用开端

2020年10月，苹果首发的iPhone 12系列手机显示屏盖板采用了一种全新的材料--“超瓷晶”玻璃，据称使用该材料后，手机显示屏的抗摔性能同比提高了4倍，此后苹果新发布的系列手机显示屏盖板均采用该类材料。

2022年9月，华为首发的Mate 50系列手机中，部分特别版本显示屏盖板也采用了一种全新的材料--“昆仑”玻璃，并宣称该材料让手机显示屏的抗摔性能同比提升了10倍，其后续新发布的M和P系列手机中，“昆仑”玻璃也基本成为了显示屏盖板的标配。

其它手机厂商，例如荣耀手机屏幕采用的“金刚巨犀”玻璃，小米手机屏幕使用的“龙晶”玻璃，同样都宣称能将手机屏幕的抗摔性能提升数倍以上。

这难道这是什么黑科技？其真的能将屏幕的抗跌落性能提高如此之多？

事实上，虽然不同厂商都对该材料起了一个新的特别的名字，但不管是“超瓷晶”玻璃、“昆仑”玻璃、“金刚巨犀”玻璃、“龙晶”玻璃，亦或是其他新名字，这些材料的核心本质仍是玻璃，只是属于一种很特殊的玻璃--微晶玻璃。而微晶玻璃也凭借其优异的抗摔性能，基本成为高端旗舰系列手机显示屏幕盖板的标配。

• 微晶玻璃抗摔的秘密

微晶玻璃，又称玻璃陶瓷、陶瓷玻璃，是一种具有特殊成分配比的玻璃经过特殊的热处理工艺后，形成的同时兼具玻璃相和晶相的特殊复合玻璃材料，其既能具备陶瓷的结晶和强度特性，又兼具玻璃的高透光性。微晶玻璃最早在20世纪50年代左右由美国康宁的研究人员Stookey偶然发现，并由此拉开了微晶玻璃研究、制备和应用的序幕。

有别于传统非晶态玻璃内部原子的无序状态，微晶玻璃内部晶体部分原子呈有序排列，其结构相对更加致密，并具有较高的键合力，所以同比之下微晶玻璃的强度比非晶态玻璃高很多。从裂纹扩展动力学角度分析，微晶玻璃中的晶粒可以造成裂纹尖端的弯曲和钝化，增加断裂能，并且减缓甚至阻止裂纹穿过晶相和界面，而在玻璃中形成受阻碍的断裂路径，大大提升了玻璃的断裂韧性，而这也是微晶玻璃能成为手机屏幕抗摔利器的核心原因。

• 用于手机屏幕盖板的微晶玻璃类型

微晶玻璃因具有能透可见光、机械强度高、热学和化学稳定性好、介电性能优良、热膨胀系数可调、耐划伤等优良特性，在航空航天、电子、机械、化工、激光技术等领域有着广泛的应用。上到哈勃太空望远镜的主镜片，下到人工牙齿，微晶玻璃种类繁多，特性各异，那应用到手机屏幕显示盖板的微晶玻璃又属于哪一种呢？

经过系统性专业测试分析发现，当前已成熟用到国内外各旗舰手机屏幕上的耐摔微晶玻璃均属于同一个体系--LAS（锂-铝-硅）体系微晶玻璃，更详细一点属于主晶相为透锂长石和硅酸锂的微晶玻璃，其典型的微晶玻璃晶相XRD（X射线衍射）图谱如下图1所示。

图1 用于手机屏幕盖板的典型微晶玻璃XRD图谱

由图1可知，这种类型微晶玻璃的主要晶相为透锂长石和焦硅酸锂，综合结晶度＞70%。透锂长石(LiAlSi₄O₁₀)是单斜晶体，其不仅作为微晶玻璃材料化学强化离子交换的锂源，也用作低热膨胀相来提高材料的耐热冲击性；焦硅酸锂（Li₂Si₂O₅）是四面体阵列的波纹片材状斜方晶体。晶体形状通常是扁平的或板状的，且具有明显的解离面，因为无规取向的互锁晶体的微观结构，迫使裂纹通过绕着这些晶体的扭曲路径穿过材料扩展，而在玻璃中形成受阻碍的断裂路径，极大提高材料的断裂韧性，这也是其相比传统高铝硅盖板玻璃材料抗摔性能可以提升10倍以上的关键所在。

再通过SEM（扫描电子显微镜）观察其微观晶体形貌，如图2所示，晶体尺寸大小基本分布在30-50nm之间，这是因为若晶体尺寸过小（＜30nm），晶体之间的互锁缠绕效果会明显减弱，降低微晶玻璃的断裂韧性；若晶体尺寸过大（＞50nm），根据微晶玻璃浑浊度（τ）近似表达公式：

τ≈k⁸R⁷²

式中：为晶相平均体积分数，k为入射光的波矢量,R为晶粒的半径，为晶相与玻璃相折射率的平均值，Δn为玻璃相与晶相的折射率差值，在其它参数一定的情况下，随着晶粒半径尺寸的增大，微晶玻璃混浊度明显增加，浑浊度增加，也意味着微晶玻璃整体透光率降低。

另外，微晶玻璃晶体尺寸过大也会导致晶体骨架结构空隙填充不充分，从而降低微晶玻璃结晶致密度，致使微晶玻璃整体均匀性和强度性能下降。

图2 微晶玻璃微观晶体扫描电镜图

• 微晶玻璃的应用与蓬勃发展

自2020年10月，苹果系列手机首次将微晶玻璃材料应用到手机屏幕盖板起，到近几年微晶玻璃成为大多数高端旗舰智能手机屏幕盖板的首选材料，微晶玻璃凭借其超强的耐摔性能已经在高端显示盖板领域站稳了脚跟。据调研数据统计，预计2025年，搭载微晶玻璃材料作为手机屏幕盖板的智能手机出货量将达到4亿部以上，占全球智能手机总出货量的30%左右，而这一数据还将持续增长。

• 微晶玻璃市场上的“李逵”与“李鬼”

凭着微晶玻璃蓬勃发展的劲头，市场上也出现了许多以“微晶玻璃”为名的产品。

一、高端旗舰手机市场。通过官方或正品行货等渠道购买的宣称使用了耐摔微晶玻璃材料的手机，毫无疑问使用了正版的微晶玻璃材料，从其超越以往的耐摔使用体验也能体现。

二、手机屏幕钢化膜市场。从市面收集了多个宣称为“微晶玻璃”材质的手机屏幕钢化膜，通过实验室的专业设备进行产品材质晶相结构和耐摔性能实测，将所收集的“微晶玻璃”材质钢化膜分为以下三类：

①以普通玻璃冒充微晶玻璃材质的钢化膜产品，这类产品的特点是通过标识和宣传“微晶镀层”、“超晶”、“晶体玻璃”、“瓷晶”、“高铝硅微晶”、“晶体技术”、“晶体增强”等擦边碰瓷的字眼冒充真正的耐摔微晶玻璃产品，其通常会在不起眼的位置小字标识这些可能会让人误解为微晶玻璃产品的标识或名字为其商标名称或者某种特殊技术及工艺，总之就是和真正的耐摔微晶玻璃没有任何关系，属于微晶玻璃产品中的假“李鬼”。

②材质是微晶玻璃却没有真正的耐摔效果的微晶玻璃钢化膜产品，这类产品宣传的是微晶玻璃钢化膜，使用的材质确实也是微晶玻璃，但这类微晶玻璃晶相属于MAS（镁-铝-硅）体系微晶玻璃中的“钠霞石”晶相系列，此类晶相的晶型通常为规整独立的六方柱状或片状，且尺寸较小，晶体之间无法进行有效缠绕增韧，其耐摔性能和普通高铝玻璃差不多，产品用手机真机贴膜后做320目碳化硅砂纸面跌落高度还不足0.3米（实验室专业跌落试验设备最低起跌高度），是一种用微晶玻璃材料制备的却不具备真正的耐摔效果的微晶玻璃产品，原因为该类微晶玻璃材料的成本远低于真正的耐摔微晶玻璃，因此不少用该类材料来冒充真正的耐摔微晶玻璃，此类产品可以算是微晶玻璃产品中的加强版“李鬼”。

③真正的耐摔微晶玻璃材质的钢化膜产品，目前市面上可以确认的，使用耐摔微晶玻璃材质制备的，具备真正较好耐摔性能的钢化膜有“晶晟霸王龙”品牌系列中的“旗舰版”钢化膜产品，其使用的为专业工厂定制生产的耐摔微晶玻璃材质，经过XRD设备实测该微晶玻璃材质晶相主要为互锁的30-50纳米的透锂长石和焦硅酸锂，产品用手机真机贴膜后做120目碳化硅砂纸（砂纸目数越小，砂粒直径越大，跌落难度越高）面跌落高度最大可达1.2米以上，拥有不输很多旗舰手机原屏的耐摔性能，此类产品为才是微晶玻璃钢化膜产品中的真“李逵”。

• 真假耐摔微晶玻璃快速鉴别

手机屏幕上的微晶玻璃鉴别不展开叙述，因为暂无在不拆屏幕玻璃的情况下进行微晶玻璃的快速鉴别，只要记住通过手机品牌官方或正品行货等渠道购买的一定是真微晶玻璃产品。

这里重点说一说耐摔微晶玻璃钢化膜产品（或者耐摔微晶玻璃原材）的快速鉴别方法，如下图3所示的，从外观看不出明显差别的普通钢化膜和耐摔微晶玻璃钢化膜产品。

1分钟教会你如何在没有XRD、SEM等实验室专业设备且对玻璃产品本身不造成任何破坏的情况下，快速简单鉴别该玻璃是否为耐摔微晶玻璃，以便在消费耐摔微晶玻璃材料产品时，快速分辨到底是“李逵”还是“李鬼”？

图3 普通玻璃钢化膜和耐摔微晶玻璃钢化膜实物

• 鉴别需要的工具 白光手电筒（手机手电、普通手电均可）。 • 鉴别原理

根据“瑞利散射”原理，当光波遇到尺寸远小于光波长的粒子或折射率扰动时，会发生的弹性散射现象，散射光线的强度与入射光线波长的四次方成反比，即波长越短，散射越强。为了符合瑞利散射的要求，微粒的直径必须远小于入射波的波长，通常上界大约是波长的1/10。

而可见光中的蓝紫色光波长范围是380-490nm，该波长的1/10为38-49nm，前文提到当前显示屏保护盖板常用的耐摔微晶玻璃中存在大量30-50nm左右的微晶颗粒，这恰好满足瑞利散射的要求，即耐摔微晶玻璃对蓝紫色光存在比较强的散射现象（和大气中氮、氧分子散射太阳光中的蓝紫光使得天空呈蓝色的原理一致），而普通玻璃中无这样的微晶颗粒存在，不满足瑞利散射条件，不能进行蓝紫光散射。基于此，我们就可以快速进行耐摔微晶玻璃和普通玻璃的鉴别。

• 对比鉴别实例说明 • 如下图4所示，a、b、c中分别展示了未贴合OCA光学胶的耐摔微晶玻璃材料和普通玻璃材料在白色光束射入后对蓝紫光的散射情况，左边可以明显散射蓝紫光的玻璃为耐摔微晶玻璃，而右边不能散射蓝紫光的则为普通玻璃。 

图4 不同玻璃对蓝紫波段光线的散射状态

• 如下图5所示，e、f、g、h分别展示了贴合了OCA光学胶的钢化膜产品对蓝紫光的散射情况。 由图e、f观察可知，白色光线从玻璃面垂直射入后，可以清晰观测到上层玻璃和下层OCA光学胶的分界，图e上层玻璃为普通玻璃，下层为OCA光学胶，上层玻璃不会散射蓝紫光，反而是下层的OCA胶为部分结晶的高分子材料，会引起一点点光散射，但不是微晶玻璃那样的明显蓝紫光散射，带OCA胶的产品在这一点上需要注意区分玻璃层和OCA胶层；而图f上层玻璃为耐摔微晶玻璃，玻璃有明显的蓝紫光散射现象。 图g、h为将两种不同玻璃材质的钢化膜以OCA光学胶向内相向放置后，分别从侧面射入白色光线，同样可以清晰看到玻璃和光学OCA胶的不同界面，不管耐摔微晶玻璃放置在上面还是下面，白光射入后，耐摔微晶玻璃均可以明显散射出蓝紫光，而普通玻璃则不会。

图5 不同钢化膜对蓝紫波段光线的散射状态

通过以上辨别方法，就可以快速甄别产品是否为耐摔微晶玻璃材质。虽然不能保证使用了耐摔微晶玻璃材质就一定能达到很好的耐摔效果（除了材质为主要因素外，合适的加工工艺也很重要），但也能让那些微晶玻璃“李鬼”们无所遁形。

小结：

• 微晶玻璃凭借其超强的耐摔性能已在高端旗舰型手机屏幕盖板上大放异彩，成为了名副其实的屏幕抗摔利器； • 主晶相为透锂长石和硅酸锂的微晶玻璃因其合适的晶粒尺寸和缠绕互锁的晶型结构，才能既具备高透光性，又有很强的断裂韧性，使其成为了各品牌手机屏幕保护用耐摔微晶玻璃盖板材料的首选； • 市面上存在很多假冒的微晶玻璃钢化膜产品和低价的无耐摔效果的微晶玻璃钢化膜产品，购买消费时一定要注意甄别； • 通过耐摔微晶玻璃对蓝紫光的典型瑞利散射效应，可以快速无损地进行材质辨别，让那些微晶玻璃“李鬼”们无所遁形。