摘 要

柔性玻璃极薄的特性赋予它相比于普通的玻璃具有良好的光学性能、机械性能和可加工性等。但正是由于柔性玻璃很薄，一些缺陷将会更容易降低柔性玻璃的性能，所以采取离子交换法来增强能够显著提升柔性玻璃的强度，对提高柔性玻璃应用方面有很重要的意义。

本课题是在低于玻璃软化温度下进行离子交换增强处理，采用0.1mm的柔性玻璃样品，通过改变熔盐种类及添加剂、温度制度和时间制度来探讨离子增强对柔性玻璃应力、应力层深度、抗折强度和曲率半径的影响。通过试验选取合理的参数组合，在经济环保的前提下，达到最佳增强柔性玻璃的效果。

关键词：柔性玻璃；离子交换；应力；应力深度；抗折强度

Abstract

Compared with ordinary glass, flexible glass has great optical properties, mechanical properties, chemical properties due to its extremely thin characteristics. However, flexible glass is very thin that some defects will reduce the performance of flexible glass more easily, so adopting ion exchange method to strengthen can improve the strength of flexible glass, which is important to improve the application of flexible glass.
This subject is to conduct ion exchange strengthening treatment at a temperature lower than the softening temperature of glass, using 0.1 mm flexible glass samples, the effects of ion strengthening on stress, stress layer depth, flexural strength and curvature radius of flexible glass are discussed by changing the molten salt type and additives, temperature regime and time regime. Reasonable molten salt composition and ion exchange system were determined through experimental investigation, and on the premise of economic and environmental protection, the best effect of strengthening flexible glass was achieved.

Key words: Flexible glass ; ion exchange ; stress ; stress layer depth ; flexural strength

目 录

摘 要 I

Abstract II

1．绪论 1

1.1 柔性玻璃介绍 1

1.1.1 柔性玻璃 1

1.1.2 柔性玻璃的应用 1

1.2 柔性玻璃国内外发展状况 2

1.3 柔性玻璃的强化 2

1.3.1 玻璃强化法的分类 2

1.3.2 玻璃强化方法的比较 3

1.3.3 离子交换法强化柔性玻璃 4

1.3.4 离子强化法的影响因素 4

1.3.5 离子交换法强化柔性玻璃的发展前景 5

1.4 课题的研究目标与意义 6

1.4.1 研究目标 6

1.4.2 研究意义 6

2． 实验与测试 7

2.1 实验的总体流程 7

2.2 实验原料及仪器设备 7

2.2.1 实验原料 7

2.2.2 实验仪器与设备 7

2.3 选择熔盐种类 8

2.4 试验测试项目与测试方法 8

2.4.1 应力值与应力层深度 8

2.4.2 抗折强度与曲率半径 9

3．离子交换的影响因素 10

3.1温度对离子交换的影响 10

3.1.1 表面应力和应力层深度的分析 10

3.1.2 抗折强度的分析 11

3.1.3 曲率半径分析 11

3.2 时间对离子交换的影响 12

3.2.1 表面应力和应力层深度的分析 12

3.2.2 抗折强度的分析 13

3.3.3 曲率半径的分析 14

3.3 混合熔盐对离子交换的影响 15

3.3.1 表面应力和应力层深度的分析 15

3.3.2 抗折强度的分析 16

3.3.3 曲率半径的分析 16

3.4 试验中存在的问题 17

4．结论 18

参考文献 19

致 谢 21

1．绪论

1.1 柔性玻璃介绍

1.1.1 柔性玻璃

柔性玻璃，是指厚度≤0.1mm的超薄玻璃，现阶段柔性玻璃的研究主要在电子产业的钠钙玻璃、高铝硅硅酸盐玻璃以及用于TFT-LCD的无碱玻璃^[1]。柔性玻璃不仅具有玻璃的基本特性，由于柔性玻璃极薄，所以具有普通玻璃不具有的如高透光和薄型质量轻等特征。柔性玻璃还具有一个非常显著的特点就是可以弯曲，能够弯曲折叠对材料的便携性有了巨大的提升，这个特点让柔性玻璃在众多新型材料类脱颖而出，拥有非常广阔的应用前景。

1.1.2 柔性玻璃的应用

柔性玻璃是近几年来国际上最新研发的兼具玻璃和塑料优点的一种极具应用价值的新材料, 是玻璃制造业的一次重大技术革新。柔性玻璃不但可以弯曲，而且又具有玻璃的硬度、透明性、不透气性以及在氧化和光照环境下稳定的机械和化学性能，未来在柔性显示和太阳能电池等领域将会有很好的发展。通常，柔性电子器件由柔性衬底和电子元件组成^[2]。然而，这些柔性基板在基板加热之后容易劣化。而高强度的柔性玻璃足够薄而且具有弹性，并且可以保持其优异的特性。柔性玻璃具有较好的耐热性，可加工至500℃以上，而大多数聚合物薄膜无法承受。因此，柔性玻璃是最适合柔性电子应用的柔性材料。

通常，钠钙玻璃衬底用于制造硫族化物薄膜太阳能电池，因为钠钙硅玻璃中掺杂固有钠吸收膜来吸收硫属化合物，提高器件效率和烧结，使得钠钙玻璃成为优选的衬底^[3]。薄而柔的康宁柔性玻璃在柔性太阳能电池的无污染制造中提供了独特的优势，因为它可以在高性能薄膜太阳能电池所需的高温下加工。康宁柳玻璃是一种无碱碱土金属硼硅铝酸盐玻璃，是一种超薄的柔性衬底，与高效硫属化物太阳能器件的加工兼容:可耐受500℃以上的温度和硒环境。柔性玻璃为太阳能行业的发展有着非常重要的推动作用，薄而透的特性使得柔性玻璃是一种非常优秀的基板材料。传统太阳能电池行业以使用多晶硅和单晶硅太阳能电池为主，占制造面板的80 %以上。然而，为了太阳能能够更加普遍，降低成本是关键。可使成本降低的一种可能性是在玻璃上沉积高质量硅晶体薄膜，随后在晶体薄膜上外延生长硅或另一半导体材料以相当的质量沉积到玻璃上^[4]，使用光滑、薄且柔性的玻璃作为该研究的基底材料可以提高转化效率，从而转化为用于显示器制造的高成本效益工艺，在薄膜硅太阳能电池技术中具有发挥主要作用的潜力。

柔性玻璃除了在电子产品和显示器设备上，还可以用于汽车、航天航空^[5]、智能家居和室内装饰等。柔性玻璃除了保留了玻璃本身的优点，还具有新的独特的特点，因此越来越受到重视，未来在显示设备、OLED照明方面潜力可观。

1.2 柔性玻璃国内外发展状况

目前，柔性玻璃的发展可以说刚刚起步，只有少数实验室研发出了产品。美国康宁公司在2012年发布了一款“Willow Glass”，该玻璃厚度低而且具有很高的弹性。2014年日本旭硝子 (AGC) 开发出厚0.05 mm的SPOOL玻璃, 成功绕成长100 m、宽1150 mm的圆卷状产品^[6]。2015年德国Schott生产出0.0 3 mm~1.1 mm的D 263Teco和AF 32 eco的柔性玻璃^[7]。Schott厚为0.07 mm的柔性玻璃可卷成长402.3 m (0.25 mile) 的圆卷。此类型超薄柔性玻璃，可应用卷对卷 (Roll to Roll, 2R) 生产模式代替片到片 (Sheet to Sheet) 生产模式，也就是不必切割成片，可直接在圆卷上镀膜、印刷电路 (PCD) 、贴装芯片等工序，能连续生产显示器。生产效率提高，成本降低，但目前仍处于试制阶段，还未大量生产，但这是一个重要的发展方向^[8]。