研究性学习
爸爸从事新材料研究，受他的影响，我对 新材料也颇感兴趣D 防盗机箱
一次，爸爸和我聊到某品牌新款手机的 爆炸问题，他说新技术的应用伴随一定的风 险，但该手机的曲面玻璃显示屏技术很先进，制备技术十分高明。从此，我开始对曲面玻 璃屏幕手机产生了兴趣。 经过查阅相关资料，我了解到曲面玻璃 屏幕有如下的优势：可改善人体的感官舒适 度，具有更舒适的穿戴体验、更好的立体显示 效果，更耐摔p
目前手机曲面玻璃屏幕是通过将平板玻 璃热弯制作而成。热弯过程是采用石墨模具 在保护性气氛下的热压炉（温度为720°C至 800°C)内完成的，如團1所示。 手机屏幕所用的曲面玻璃的形状主要为 双弧形、单弧形两大类。玻璃成分根据其性能 要求分为碱铝硅酸盐、硼硅酸盐和钠钙玻璃，它们在髙温下对金属、金属氧化物陶瓷等都 具存较强的腐蚀性。石墨模具有良好的热稳 定性、耐磨性、抗腐蚀性、自润滑性、导热性以及与热弯玻璃相近的热膨胀系数。所以，石墨 成为热弯玻璃模具的首选材料。
然而，由于采用微正压热封，又是连续作 业，炉内气氛难免带入空气。而朽墨屈于碳素 材料，在高温氧化性气氛下会发生反应(c+o2=c o2T)，导致石墨模具内腔烧蚀，表 面坑洼、掉粉。因此，石墨模具的寿
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命很短，需 经常更换，这就造成热弯玻璃生产成木居作 不下&所以，到石墨模具的替代材料成为研 究的热点。
图1手机曲面玻璃屏幕热弯机
2018.3
■发明与创新•中学生
研究性学习
包装箱制作目前这方面的研究一般参照热弯玻璃石 墨模具的形状和尺寸，将目标材料加工成标 准的模具，通过热压试用，考核新材料的一 系列性能是否适合用于玻璃热弯成型加：n s 其中，用于制作手机屏幕的玻璃在高温下的 强热腐蚀性是热弯玻璃模具新材料需要优先 解决的关键问题，即首要考虑的是新研发的 模具材料与玻璃高温下的界面相容性。
为了降低新材料的研发成本，提髙研发 效率，我设计了一套研究目标材料与玻璃之 间高温界面相容性的试验方法。实验装置如 图2所示。
夹具夹板a 是由普通不镑钢钢板材料制 成...用钻.花加工成中8m m 的孔，螺f 了是从五 余齊店采购的M 6 x 1.2普適不锈钢标准件e B 是拟开发的目标材料，外形为〇20mmx 3mm 的圆片Q 用金刚石划片刀将大片玻璃分 割成适当尺寸的小片，按照图3的方式将玻 璃片夹持在研发材料之间，并通过螺杆对界
面施加一定的压力。然后将其推入图4中管 式加热炉的石英管恒温区，模拟实际热弯玻 璃机的工作状态，加热炉控制温度在720T , 石英管内通入氮气。保温30mill 后，将试样取 出，分析加热试样状态p
采用本方法试验了被人们普遍看好的替 代当前热弯玻璃石墨模具的理想材料SiC , 其结果如图5所沄。
玻璃与SiC 材料在高温加压下发生界面 反应并出现界面粘结现象，玻璃不能完整地被 取下，这说明纯的SiC 陶瓷材料不适合作为热 弯玻璃石墨模具的替代材料n 接着，我又测试 了一种用作:n 具刀的金属陶瓷材料与玻璃之 间的界面热相容性，其结果如图6所示。
可以看出，金属陶瓷材料与玻璃在高温加 压下没有发生任何界面反应。玻璃保持完好， 可以完整地被取下，表明这种金属陶瓷材料有 可能替代传统的石墨材料，成为制作热弯玻璃 観的新材料。
图2玻璃/模具材料界 面相容性研究实验装置
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图3实验装夹方式图4实验管式加热炉
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iffijm 材料的实验结果
图6金属陶瓷村料与玻璃设有发生界面反应
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