KR20220104162A

KR20220104162A - 큰 결정립 크기를 갖는 투명한 육각형의 스터프트 β-석영 유리-세라믹 물품

Info

Publication number: KR20220104162A
Application number: KR1020227016337A
Authority: KR
Inventors: 조지 할시 빌; 존 필립 핀켈디
Original assignee: 코닝 인코포레이티드
Priority date: 2019-10-31
Filing date: 2020-10-26
Publication date: 2022-07-26
Also published as: JP2023501955A; TW202124320A; US20210130225A1; US11365148B2; EP4051649A1; CN114650972A; CN114650972B; WO2021086764A1

Abstract

유리-세라믹 물품은, 50 mol.% 내지 80 mol.% SiO₂; 10 mol.% 내지 25 mol.% Al₂O₃; 5 mol.% 내지 20 mol.% MgO; 0 mol.% 내지 10 mol.% Li₂O; 및 1 mol.% 내지 3 mol.%의 핵제를 포함한다. 상기 핵제는 ZrO₂, TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 상기 핵제는 50% 이상의 ZrO₂ 및 50% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 유리-세라믹 물품은 1:1 이상의 MgO 대 Li₂O의 몰비를 가질 수 있다. 유리-세라믹 물품은 0.85 ≤ (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%) ≤ 1.2의 관계를 만족시킬 수 있다. 유리-세라믹 물품은 육각형 스터프트 β-석영 및 유리를 포함하는 결정질 상을 포함할 수 있다.

Description

큰 결정립 크기를 갖는 투명한 육각형의 스터프트 β-석영 유리-세라믹 물품

본 출원은, 2019년 10월 31일자에 출원된 미국 가출원 제62/928,699호의 우선권을 주장하며, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 인용되고 병합된다.

본 명세서는 유리 전구체 및 유리-세라믹 조성물 및 이로부터 제조된 유리-세라믹 물품에 관한 것이다.

커버 유리, 유리 백플레인(backplanes), 및 이와 유사한 것과 같은, 유리 물품은, LCD 및 LED 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 현금 지급기(ATMs), 및 이와 유사한 것과 같은, 소비자 및 상업용 전자 장치들 모두에 사용된다. 이러한 유리 물품 중 몇몇은, 유리 물품이 사용자의 손가락 및/또는 스타일러스 장치(stylus devices)를 포함하는 다양한 물체에 의해 접촉될 수 있는 "터치" 기능성을 포함할 수 있으며, 그래서, 유리는 바람직하게는 스크래칭(scratching)과 같은, 손상 없이 규칙적인 접촉을 견딜 만큼 충분히 견고해야 한다. 실제로, 유리 물품의 표면 내로 도입된 스크래치는, 스크래치가 유리의 치명적인 파손으로 이어지는 균열에 대한 개시점으로 작용할 수 있기 때문에, 유리 물품의 강도를 감소시킬 수 있다.

게다가, 이러한 유리 물품은 또한, 이동 전화, 개인용 미디어 플레이어, 랩탑 컴퓨터, 및 태블릿 컴퓨터와 같은, 휴대용 전자 장치에 혼입될 수 있다. 그래서, 유리 물품의 투과율과 같은, 유리 물품의 광학 특성은 바람직하게 고려될 수 있다.

따라서, 유리에 비해 개선된 기계적 특성을 가지면서 또한 유리와 유사한 광학 특성을 갖는 유리에 대한 대체 물질에 대한 요구가 존재한다.

제1 관점 A1에 따르면, 유리-세라믹 물품은: 50 mol% 내지 80 mol%의 SiO₂; 10 mol% 내지 25 mol%의 Al₂O₃; 5 mol% 내지 20 mol%의 MgO; 0 mol% 내지 10 mol%의 Li₂O; 및 ZrO₂, TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 mol% 내지 3 mol%의 핵제(nucleating agent)를 포함하고, 여기서: 상기 핵제는 50% 이상의 ZrO₂ 및 50% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하며; MgO 대 Li₂O의 몰비는 1:1 이상이고; 0.85 ≤ (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%) ≤ 1.2; 그리고 상기 유리-세라믹 물품은 육각형의 스터프트(hexagonal stuffed) β-석영 및 유리를 포함하는 결정질 상을 포함한다.

제2 관점 A2는, 제1 관점 A1에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 유리-세라믹 물품은: 55 mol% 내지 65 mol%의 SiO₂; 18 mol% 내지 22 mol%의 Al₂O₃; 13 mol% 내지 16 mol%의 MgO; 2 mol% 내지 8 mol%의 Li₂O; 및 1.5 mol% 내지 2.7 mol%의 핵제를 포함한다.

제3 관점 A3는, 제1 관점 A1 또는 제2 관점 A2에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 유리-세라믹 물품은: 60 mol% 내지 65 mol%의 SiO₂; 16 mol% 내지 20 mol%의 Al₂O₃; 12 mol% 내지 15 mol%의 MgO; 4.0 mol% 내지 5.0 mol%의 Li₂O; 및 1.5 mol% 내지 2.5 mol%의 핵제를 포함한다.

제4 관점 A4는, 제1 내지 제3 관점 A1-A3에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, MgO 대 Li₂O의 몰비는 2:1 이상이다.

제5 관점 A5는, 제1 내지 제4 관점 A1-A4 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 결정질 상은, [MgO+Li₂O+ZnO]:0.8-1.25 Al₂O₃:2.0-8.0 SiO₂의 화학량론(stoichiometry)을 포함한다.

제6 관점 A6은, 제1 내지 제5 관점 A1-A5 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 결정질 상은 정방정계 지르코니아(tetragonal zirconia)를 더욱 포함한다.

제7 관점 A7는, 제1 내지 제6 관점 A1-A6 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, ZnO를 더욱 포함한다.

제8 관점 A8은, 제7 관점 A7에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, MgO(mol%) + Li₂O(mol%) + ZnO(mol%)는 10 mol% 내지 28 mol%이다.

제9 관점 A9는, 제7 관점 A7 또는 제8 관점 A8에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, ZnO(mol%)/(MgO(mol%) + Li₂O(mol%) + ZnO(mol%))는 0.5 이하이다.

제10 관점 A10은, 제1 내지 제9 관점 A1-A9 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 유리-세라믹 물품은 리튬이 실질적으로 없다.

제11 관점 A11은, 제1 내지 제10 관점 A1-A10 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 유리-세라믹 물품은, 1.0 MPa·m^½ 이상의 파괴 인성(fracture toughness)을 갖는다.

제12 관점 A12는, 제11 관점 A11에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 파괴 인성은 1.0 MPa·m^½ 내지 1.8 MPa·m^½의 범위이다.

제13 관점 A13은, 제1 내지 제12 관점 A1-A12 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 유리-세라믹 물품은, 0.85 ㎜의 물품 두께에서 측정된 것으로 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸친 광의 75% 내지 95% 범위의 평균 투과율을 갖는다.

제14 관점 A14는, 제1 내지 제13 관점 A1-A13 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 유리-세라믹 물품은, 0.85 ㎜의 물품 두께에서 측정된 것으로 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸친 광의 75% 이상의 평균 투과율을 갖는다.

제15 관점 A15는, 제1 내지 제14 관점 A1-A14 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 결정질 상의 결정립(grain)은 5 ㎛ 초과 내지 75 ㎛ 이하의 범위에서 결정립 크기를 포함한다.

제16 관점 A16은, 제15 관점 A15에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 결정립 크기는 20 ㎛ 초과 내지 30 ㎛ 이하이다.

제17 관점 A17는, 제1 내지 제16 관점 A1-A16 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 유리-세라믹 물품은 50 wt% 이상의 결정질 상 및 50 wt% 이하의 유리를 포함한다.

제18 관점 A18는, 제1 내지 제17 관점 A1-A17 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 유리-세라믹 물품은 1 kilopoise(kP)를 초과하는 액상선 점도(liquidus viscosity)를 갖는다.

제19 관점 A19는, 제1 내지 제18 관점 A1-A18 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 유리-세라믹 물품은 유리에 미세균열을 포함한다.

제20 관점 A20은, 제19 관점 A19에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 유리-세라믹 물품은 1.8 MPa·m^½ 이상의 파괴 인성을 갖는다.

제21 관점 A21은, 제19 관점 관점 A19 또는 제20 관점 A20에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 미세균열에 배치된 고분자 충전제(polymer filler)를 더욱 포함한다.

제22 관점 A22는, 제21 관점 A21에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 고분자 충전제는 1.51 이상 내지 1.58 이하의 굴절률을 포함한다.

제23 관점 A23은, 제21 관점 관점 A21 또는 제22 관점 A22에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하고, 여기서, 상기 고분자 충전제로 충전된 미세균열을 포함하는 유리-세라믹 물품은 2.0 MPa·m^½ 이상의 파괴 인성을 갖는다.

제24 관점 A24에 따르면, 유리-세라믹 물품을 형성하는 방법은, 유리-세라믹 조성물을 1℃/min 내지 10℃/min 범위의 속도로 유리 사전-핵생성 온도(pre-nucleation temperature)까지 가열하는 단계, 여기서, 상기 유리-세라믹 조성물은: 50 mol% 내지 80 mol%의 SiO₂; 10 mol% 내지 25 mol%의 Al₂O₃; 5 mol% 내지 20 mol%의 MgO; 0 mol% 내지 10 mol%의 Li₂O; 및 ZrO₂, TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 mol% 내지 3 mol%의 핵제를 포함하고, 여기서: 상기 핵제는 50% 이상의 ZrO₂ 및 50% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하며; MgO 대 Li₂O의 몰비는 1:1 이상이고; 0.85 ≤ (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%) ≤ 1.2임; 상기 유리-세라믹 조성물을 사전-핵생성 온도에서 0.25시간 내지 4시간 범위의 시간 동안 유지하여 사전-핵생성된 결정화가능한 유리를 생성시키는, 유지 단계; 상기 사전-핵생성된 결정화가능한 유리를 1℃/min 내지 10℃/min 범위의 속도로 핵생성 온도(Tn)까지 가열하는 단계; 상기 사전-핵생성된 결정화가능한 유리를 핵생성 온도에서 0.25시간 내지 4시간 범위의 시간 동안 유지하여 핵생성된 결정화가능한 유리를 생성시키는, 유지 단계; 상기 핵생성된 결정화가능한 유리를 1℃/min 내지 10℃/min 범위의 속도로 결정화 온도(Tc)까지 가열하는 단계; 상기 핵생성된 결정화가능한 유리를 0.25시간 내지 4시간 범위의 시간 동안 결정화 온도에서 유지하여 유리-세라믹 물품을 생성시키는, 유지 단계; 및 상기 유리 세라믹 물품을 실온으로 냉각시키는 단계를 포함한다.

제25 관점 A25는, 제24 관점 A24에 따른 방법을 포함하고, 여기서, 상기 결정화 온도(Tc)는 850℃ 내지 1000℃의 범위이다.

제26 관점 A26은, 제24 관점 A24 또는 제25 관점 A25에 따른 방법을 포함하고, 여기서, 상기 유리 세라믹 물품을 이온-교환 욕조에서 강화시키는 단계를 더욱 포함한다.

제27 관점 A27은, 제26 관점 A26에 따른 방법을 포함하고, 여기서, 상기 이온-교환 욕조는 용융 Li₂SO₄ 염을 포함한다.

제28 관점 A28은, 제27 관점 A27에 따른 방법을 포함하고, 여기서, 상기 이온-교환 욕조는 용융 K₂SO₄ 염을 더욱 포함한다.

제29 관점 A29는, 전면, 후면, 및 측면을 갖는 하우징(housing); 상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 있고, 적어도 컨트롤러(controller), 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 전면에 인접한 디스플레이를 포함하는, 전기 부품; 및 상기 디스플레이 위에 배치된 제1 내지 제23 관점 A1-A23 중 어느 하나에 따른 유리-세라믹 물품을 포함하는, 소비자 전자 장치를 포함한다.

여기에 기재된 유리-세라믹의 부가적인 특색 및 장점들은 하기 상세한 설명에서 서술될 것이고, 부분적으로 하기 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백하거나, 또는 하기 상세한 설명, 청구범위뿐만 아니라 첨부된 도면을 포함하는, 여기에 기재된 구현예를 실행시켜 용이하게 인지될 것이다.

전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 다양한 구현예를 설명하고, 청구된 주제의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 다양한 구현예의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 혼입되고 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 여기에 기재된 다양한 구현예를 대표하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하는 역할을 한다.

도 1은, 여기에 개시된 유리-세라믹 물품 중 어느 하나를 혼입하는 대표적인 전자 장치의 평면도;
도 2는, 도 1의 대표적인 전자 장치의 사시도;
도 3은, 여기에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 대표 유리-세라믹의 파단된-표면 주사 전자 현미경 이미지;
도 4는, 도 3의 대표 유리-세라믹의 연마된-표면 주사 전자 현미경 이미지;
도 5는, 여기에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 유리-세라믹의 X-선 회절(XRD) 스펙트럼;
도 6은, 여기에 기재된 하나 이상의 구현예에 따라 0.81 ㎜의 샘플 두께에 대한 파장의 함수에 따른 대표 유리-세라믹의 투과율의 플롯;
도 7은, 여기에 기재된 하나 이상의 구현예에 따라 0.9 ㎜의 샘플 두께에 대한 파장의 함수의 따른 대표 유리-세라믹의 투과율의 플롯;
도 8은, 여기에 기재된 하나 이상의 구현예에 따라 파장의 함수에 따른 대표 유리-세라믹의 산란의 플롯;
도 9는, 여기에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 대표 유리-세라믹의 사진;
도 10은, 여기에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 미세균열 후 대표 유리-세라믹의 사진; 및
도 11은, 여기에 기재된 하나 이상의 구현예에 따른 고분자 충전제를 갖는 대표 유리-세라믹의 사진이다.

이하, 언급은 큰 결정립 크기를 갖는 유리-세라믹 물품의 다양한 구현예에 대해 상세하게 이루어질 것이다. 구현예에 따르면, 유리-세라믹 물품은: 50 mol.% 내지 80 mol.%의 SiO₂; 10 mol.% 내지 25 mol.%의 Al₂O₃; 5 mol.% 내지 20 mol.%의 MgO; 0 mol.% 내지 10 mol.%의 Li₂O; 및 ZrO₂, TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 mol.% 내지 3 mol.%의 핵제를 포함한다. 핵제는 50% 이상의 ZrO₂ 및 50% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함한다. 유리-세라믹 물품은 1:1 이상의 MgO 대 Li₂O의 몰비를 가질 수 있다. 유리-세라믹 물품은, 0.85 ≤ (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%) ≤ 1.2의 관계를 만족시킬 수 있다. 유리-세라믹 물품은 육각형의 스터프트 β-석영 및 유리를 포함하는 결정질 상을 포함할 수 있다. 유리-세라믹 물품들 및 유리-세라믹 물품을 제조하는 방법들의 다양한 구현예들은 첨부된 도면을 구체적으로 참조하여 여기에서 언급될 것이다.

범위는 "약" 하나의 특정 값으로부터, 및/또는 "약" 다른 특정 값으로 여기에서 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현된 경우, 또 다른 구현예들은 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 선행사 "약"의 사용에 의해, 값이 근사치로 표현된 경우, 특정 값이 또 다른 구현예를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 범위의 각각의 말단점은 다른 말단점과 관련하여, 그리고 상기 다른 말단점에 독립적으로 모두 의미 있는 것으로 더욱 이해될 것이다.

여기에 사용된 바와 같은 방향 용어-예를 들어, 위, 아래, 우측, 좌측, 앞, 뒤, 상부, 하부-는, 오직 도시된 대로의 도면들을 참조하여 만들어진 것이고, 절대 방향을 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

별도의 언급이 없는 한, 여기에서 서술된 임의의 방법은, 이의 단계들이 특정한 순서로 수행되거나, 또는 임의의 장치에서 특정 방향이 요구되는 것을 요구하는 것으로 해석되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 이의 단계들이 수반되는 순서를 사실상 열거하지 않거나, 또는 임의의 장치 청구항이 개별적인 구성요소에 대한 순서 또는 방향을 사실상 열거하지 않거나, 또는 단계들이 특정한 순서로 제한되거나, 또는 장치의 구성요소에 대한 특정 순서 또는 방향이 열거되지 않은 것으로 청구범위 또는 상세한 설명에서 구체적으로 언급되지 않는 경우, 이것은, 어떤 면에서, 특정 순서 또는 방향으로 추정되는 것으로 의도되지 않는다. 이것은, 단계의 배열, 작동의 흐름, 구성요소의 순서, 또는 구성요소의 방향에 관한 논리의 문제; 문법적 구성 또는 구두점에서 파생된 일반 의미; 및 본 명세서에서 기재된 구현예들의 수 또는 타입을 포함하는, 해석에 대한 어떤 가능한 비-표현적 근거에 대해서도 마찬가지다.

여기에 사용된 바와 같은, 용어들의 "단수"는, 별도의 언급이 없는 한, 적어도 하나 또는 하나 이상을 의미한다. 따라서, 예를 들어, "구성요소"에 대한 언급은, 별도의 언급이 없는 한, 둘 이상의 이러한 구성요소들을 갖는 관점들을 포함한다.

유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 특정 구성 성분의 농도 및/또는 부재를 설명하기 위해 사용된 경우, 용어 "0 mol%", "무함유" 및 "실질적으로 없는"은, 구성 성분이 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에 의도적으로 첨가되지 않음을 의미한다. 그러나, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 0.05 mol% 미만의 양으로 미량의 구성 성분을 오염물질 또는 트램프(tramp)로 함유할 수 있다.

여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 구현예에서, 구성 성분(예를 들어, SiO₂, Al₂O₃, 및 이와 유사한 것)의 농도는, 별도로 명시되지 않는 한, 산화물 기준으로 몰 퍼센트(mol%)로 명시된다.

파괴 인성은, 명칭이 "Double Torsion Technique as a Universal Fracture Toughness Test Method"인, ASTM STP 559에 기재된 이중 비틀림 기법(double torsion technique)을 사용하여 측정되며, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 병합된다.

여기에 기재된 바와 같은, X-선 회절(XRD) 스펙트럼은, Bruker Corporation(Billerica, MA)에 의해 제작된 LYNXEYE XE-T 검출기를 갖는 D8 ENDEAVOR X-선 회절 시스템으로 측정된다.

투과율 데이터(총 투과율 및 확산 투과율)는 PerkinElmer Inc.(Waltham, Massachusetts USA)에 의해 제작된 Lambda 950 UV/Vis 분광광도계로 측정된다. Lambda 950 장치는, 150 ㎜ 적분구가 장착된다. 데이터는 개방형 빔 기준선(open beam baseline) 및 Spectralon^® 기준 반사 디스크(reference reflectance disk)를 사용하여 수집된다. 총 투과율(총 Tx)의 경우, 샘플은 적분구 진입점에 고정된다. 확산 투과율(확산 Tx)의 경우, 적분구 출구 포트 위에 Spectralon® 기준 반사 디스크는 제거되어 축-상 광(on-axis light)이 구체를 빠져나와 광 트랩에 진입하는 것을 가능하게 한다. 제로 오프셋 측정(zero offset measurement)은, 광 트랩의 효율성을 결정하기 위해, 샘플 없이, 확산 부분으로 이루어진다. 확산 투과율 측정을 보정하기 위해, 제로 오프셋 기여도는 방정식: 확산 Tx = 확산 _Measured - (제로 오프셋 *(총 Tx/100))을 사용하여 샘플 측정에서 차감된다. 산란의 퍼센트(즉, %산란)은: (%확산 Tx / %총 Tx)*100으로 측정된다.

여기에 사용된 바와 같은, 용어 "평균 투과율"은, 주어진 파장 범위 내에 다양한 파장에서의 투과율 측정값의 평균을 지칭한다. 별도로 명시되지 않는 한, 범위를 가로지르는 "평균 투과율"은, 말단값을 포함하는, 범위 내에 모든 정수 파장의 투과율을 측정하고, 측정값을 평균화하여 계산된다. 여기에 기재된 구현예에서, "평균 투과율"은, 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위(말단값을 포함)에 걸쳐 보고된다.

여기에서 물품을 설명하는데 사용될 때, 용어 "투명"은, 0.85 ㎜의 물품 두께에서 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위(말단값을 포함)의 광에 대해 적어도 75%의 평균 투과율을 갖는 물품을 지칭한다.

여기에서 물품을 설명하는데 사용될 때, 용어 "반투명"은, 0.85 ㎜의 물품 두께에서 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위(말단값을 포함)의 광에 대해 20% 내지 75% 미만의 범위에서 투과율을 갖는 물품을 지칭한다.

여기에 기재된 유리-세라믹의 결정질 상의 결정립의 결정립 크기는 주사 전자 현미경을 사용하여 측정된다.

여기에 사용된 바와 같은, 용어 "용융점"은, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 점도가 200 poise인 온도를 지칭한다.

여기에 사용된 바와 같은, 용어 "연화점"은, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 점도가 1x10^7.6 poise인 온도를 지칭한다. 연화점은, ASTM C1351M과 유사하게, 온도의 함수에 따라 10⁷ 내지 10⁹ poise의 무기 유리의 점도를 측정하는 평행판 점도법에 따라 측정된다.

여기에 사용된 바와 같은, 용어 "액상선 점도"는, 실투의 시작시(즉, ASTM C829-81에 따른 구배 가열로 방법(gradient furnace method)으로 결정된 바와 같은 액상선 온도에서) 유리-세라믹의 점도를 지칭한다.

별도로 명시되지 않는 한, (표면 압축 응력을 포함하는) 압축 응력은, Orihara Industrial Co., Ltd.(일본)에 의해 제작된, FSM-6000과 같은, 상업적으로 이용가능한 기기와 같은 표면 응력 측정기(FSM)로 측정된다. 표면 응력 측정은, 유리-세라믹의 복굴절과 관련된, 응력 광학 계수(SOC)의 측정에 의존한다. SOC는, 결과적으로, 명칭이 "Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient"이고, 이의 전체적인 내용이 여기에 참조로 병합된, ASTM 표준 C770-16에 기재된 절차 C(유리 디스크 방법)에 따라 측정된다. 압축의 깊이(DOC)는 또한 FSM으로 측정된다. 최대 중심 장력(CT) 값은, 당업계에 알려진 산란광 편광기(SCALP) 기술을 사용하여 측정된다.

문구 "압축의 깊이" 및 "DOC"는, 압축 응력이 인장 응력으로 전환되는 유리-세라믹에서 위치를 지칭한다.

여기에 사용된 바와 같은, 문구 "유리 전구체"는, 열처리시, 유리에서 결정상(crystal phase)의 핵생성을 유발하는 하나 이상의 핵제를 함유하는 유리 또는 유리 물품을 지칭한다.

여기에 사용된 바와 같은, 문구 "유리-세라믹"은, 유리 전구체에서 결정상의 핵생성 후에 유리 전구체 물질로부터 형성된 물질 또는 물품을 지칭한다.

유리-세라믹으로 형성된 물품은 일반적으로 균열 성장을 방해하는 결정질 결정립의 존재로 인해 유리로 형성된 물품에 비해 개선된 파괴 인성을 갖는다. 파괴 인성은, 유리-세라믹의 단위 부피당 결정립의 수를 줄임으로써, 즉, 유리-세라믹의 결정립 크기를 증가시켜 개선될 수 있다. 이론에 의해 구속되는 것을 원하지는 않지만, 개선된 파괴 인성은 증가된 결정립 크기를 갖는 결정립을 벗어나는데 필요한 더 많은 양의 에너지에 기인하는 것으로 믿어진다. 그러나, 결정립 크기가 증가함에 따라 투명도 또는 광 투과율은 감소한다. 특히, 유리-세라믹의 투명도는, 결정립 크기가 5 ㎛를 초과하는 경우, 현저히 감소되는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 종래의 유리-세라믹은, 상대적으로 우수한 기계적 특성(예컨대, 파괴 인성) 및 상대적으로 열악한 광학 특성(예컨대, 광학 투명도 또는 광 투과율) 또는 상대적으로 열악한 기계적 특성 및 상대적으로 우수한 광학적 특성을 갖지만, 상대적으로 우수한 기계적 특성 및 상대적으로 우수한 광학적 특성을 갖지 않을 수 있다.

전술한 문제를 완화시키는 유리 전구체 및 이로부터 형성된 유리-세라믹은 여기에 개시된다. 구체적으로, 여기에 개시된 유리 전구체 및 이로부터 형성된 유리-세라믹은, 상대적으로 더 큰 결정립 크기를 갖는 투명한 유리-세라믹, 따라서, 상대적으로 우수한 광학 특성을 또한 갖는 상대적으로 더 큰 파괴 인성의 값을 결과하는, 상대적으로 낮은 농도의 핵제를 포함한다.

여기에 기재된 유리 전구체 및 유리-세라믹은 일반적으로 마그네슘-함유 알루미노실리케이트 유리 전구체 또는 유리-세라믹으로 기재될 수 있고, SiO₂, Al₂O₃, MgO 및 핵제, 예컨대, ZrO₂를 포함한다. SiO₂, Al₂O₃, MgO, 및 핵제에 부가하여, 여기에 기재된 유리 전구체 및 유리-세라믹은, 유리-세라믹의 이온-교환성을 가능하게 하기 위해, Li₂O와 같은, 알칼리 산화물을 더욱 함유할 수 있다. 여기에 기재된 유리-세라믹은, 육각형의 스터프트 β-석영 및 유리를 포함하는 결정질 상을 포함할 수 있다. 구현예에서, 결정질 상은 정방정계 지르코니아를 더욱 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹은, XRD 스펙트럼의 리트벨트 분석(Rietveld analysis)에 따라 결정된 것으로, 유리 물품의 중량(즉, wt%)으로 50 wt% 이상의 결정질 상 및 50 wt% 이하의 유리, 60 wt% 이상의 결정질 상 및 40 wt% 이하의 유리, 70 wt% 이상의 결정질 상 및 30 wt% 이하의 유리, 80 wt% 이상의 결정질 상 및 20 wt% 이하의 유리, 90 wt% 이상의 결정질 상 및 10 wt% 이하의 유리, 95 wt% 이상의 결정질 상 및 5 wt% 이하의 유리, 96 wt% 이상의 결정질 상 및 4 wt% 이하의 유리, 97 wt% 이상의 결정질 상 및 3 wt% 이하의 유리, 98 wt% 이상의 결정질 상 및 2 wt% 이하의 유리, 또는 99 wt% 이상의 결정질 상 및 1 wt% 이하의 유리를 포함한다. 결정질 상 함량 또는 유리 함량은 전술한 말단값들 중 어느 하나 및 모두로부터 형성된 서브-범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리-세라믹은 핵생성 단계를 더욱 포함할 수 있다. 핵생성 상은, ZrO₂, 티탄산 지르코늄, 이트륨 탄탈레이트, 니오브산염, 및 이들의 조합을 함유할 수 있다.

SiO₂는, 여기에 기재된 유리 전구체 및 유리-세라믹 조성물에서 주된 유리 형성제이며, 유리-세라믹의 네트워크 구조를 안정화시키는 기능을 할 수 있다. 유리 전구체 및 유리-세라믹 조성물에서 SiO₂의 농도는, 유리 전구체가 유리-세라믹으로 전환되도록 유리 전구체를 열-처리할 때, 결정질 상을 형성하기 위해 충분히 높아야(예를 들어, 50 mol% 이상) 한다. 순수한 SiO₂ 또는 고-SiO₂ 유리의 용융 온도가 바람직하지 않게 높기 때문에, SiO₂의 양은, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 용융점을 제어하기 위해 (예를 들어, 80 mol% 이하로) 제한될 수 있다. 따라서, SiO₂의 농도를 제한하는 것은, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 용융성 및 성형성을 개선하는데 도움이 될 수 있다.

따라서, 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은 50 내지 80 mol%의 SiO₂를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은 55 내지 65 mol%의 SiO₂를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은 60 내지 65 mol%의 SiO₂를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 또는 유리-세라믹 조성물에서 SiO₂의 농도는, 50 내지 80 mol%, 50 내지 77 mol%, 50 내지 75 mol%, 50 내지 73 mol%, 50 내지 70 mol%, 50 내지 67 mol%, 50 내지 65 mol%, 50 내지 63 mol%, 50 내지 60 mol%, 50 내지 59 mol%, 53 내지 80 mol%, 53 내지 77 mol%, 53 내지 75 mol%, 53 내지 73 mol%, 53 내지 70 mol%, 53 내지 67 mol%, 53 내지 65 mol%, 53 내지 63 mol%, 53 내지 60 mol%, 53 내지 59 mol%, 53 내지 80 mol%, 55 내지 77 mol%, 55 내지 75 mol%, 55 내지 73 mol%, 55 내지 70 mol%, 55 내지 67 mol%, 55 내지 65 mol%, 55 내지 63 mol%, 55 내지 60 mol%, 55 내지 59 mol%, 57 내지 80 mol%, 57 내지 77 mol%, 57 내지 75 mol%, 57 내지 73 mol%, 57 내지 70 mol%, 57 내지 67 mol%, 57 내지 65 mol%, 57 내지 63 mol%, 57 내지 60 mol%, 또는 57 내지 59 mol%, 또는 이들 말단값 중 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 서브-범위일 수 있다. 구현예에서, 유리 또는 유리-세라믹 조성물에서 SiO₂의 농도는, 50 mol% 이상, 53 mol% 이상, 55 mol% 이상, 또는 57mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 또는 유리-세라믹 조성물에서 SiO₂의 농도는, 80 mol% 이하, 75 mol% 이하, 70 mol% 이하, 65 mol% 이하, 63 mol% 이하, 또는 60 mol% 이하일 수 있다.

SiO₂와 마찬가지로, Al₂O₃는 또한 유리 네트워크를 안정화시키고, 유리-세라믹에 개선된 기계적 특성 및 화학적 내구성을 부가적으로 제공한다. Al₂O₃의 양은 또한 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 점도를 제어하도록 조정될 수 있다. 그러나, Al₂O₃의 양이 너무 많으면, 용융물의 점도는 증가할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은 10 내지 25 mol%의 Al₂O₃를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은 18 내지 22 mol%의 Al₂O₃를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은 16 내지 20 mol%의 Al₂O₃를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 Al₂O₃의 농도는, 10 내지 25 mol%, 10 내지 23 mol%, 10 내지 20 mol%, 15 내지 25 mol%, 15 내지 23 mol%, 15 내지 20 mol%, 18 내지 25 mol%, 18 내지 23 mol%, 18 내지 22 mol%, 18 내지 21 mol%, 18 내지 20 mol%, 20 내지 25 mol%, 20 내지 24 mol%, 20 내지 23 mol%, 20 내지 22 mol%, 또는 20 내지 21 mol%, 또는 이들 말단값 중 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 서브-범위일 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 Al₂O₃의 농도는, 10 mol% 이상, 15 mol% 이상, 18 mol% 이상, 또는 20 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 Al₂O₃의 농도는, 25 mol% 이하, 23 mol% 이하, 또는 20 mol% 이하일 수 있다.

유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 MgO는, 그 자체로 또는 Li₂O와 함께, 유리 전구체에서 Al₂O₃와 전하 균형을 이루는 것을 도울 수 있다. Al₂O₃와 전하 균형은, 여기에서 더욱 상세히 기재되는 바와 같이, 유리-세라믹에서 원하는 결정질 상(및 결정질 상의 양)을 달성하는데 도움이 된다. MgO는 부분 고용체에서 유리-세라믹의 결정질 상의 육각형의 채널(그러므로, 유리-세라믹의 "육각형의 스터프트 β-석영" 결정질 상)로 진입하고 채울 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 10 내지 20 mol%의 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 13 내지 16 mol%의 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 12 내지 15 mol%의 MgO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 MgO의 농도는, 5 내지 20 mol%, 5 내지 15 mol%, 5 내지 10 mol%, 10 내지 20 mol%, 10 내지 17 mol%, 10 내지 15 mol%, 10 내지 13 mol%, 12 내지 20 mol%, 12 내지 17 mol%, 12 내지 15 mol%, 12 내지 14 mol%, 12 내지 13 mol%, 13 내지 20 mol%, 13 내지 17 mol%, 13 내지 16 mol%, 13 내지 15 mol%, 또는 13 내지 14 mol%, 또는 이들 말단값 중 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 서브-범위일 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 MgO의 농도는, 5 mol% 이상, 10 mol% 이상, 또는 12 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 MgO의 농도는, 20 mol% 이하, 17 mol% 이하, 또는 15 mol% 이하일 수 있다.

Li₂O는 결정질 상을 형성하는 것을 돕는다. MgO와 함께, Li₂O는, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 Al₂O₃와 전하 균형을 이루는 것을 도울 수 있다. 여기에서 언급한 바와 같이, Al₂O₃와 전하 균형은, 유리-세라믹에서 원하는 결정질 상(및 결정질 상의 양)을 달성하는데 도움이 된다. 부가하여, Li₂O는, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 용융점, 연화점, 및 몰딩 온도를 낮추는데 현저한 영향을 미치며, 그래서, Li₂O는, 제한 없는 예를 들어, 더 높은 농도의 SiO₂의 포함에 기인하여 유리-전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 성형성에서 감소를 상쇄시키는데 효과적인 것으로 밝혀졌다. 게다가, 그 자체로 또는 MgO와 함께, Li₂O는, 부분 고용체에서 유리-세라믹의 결정질 상의 육각형의 채널(그러므로, 유리-세라믹의 "육각형의 스터프트 β-석영" 결정질 상)로 진입하고 채울 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 0 내지 10 mol%의 Li₂O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 2 내지 8 mol%의 Li₂O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 4.0 내지 5.0의 Li₂O를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 Li₂O의 농도는, 0 내지 10 mol%, 0 내지 9 mol%, 0 내지 8 mol%, 0 내지 7 mol%, 0 내지 6 mol%, 0 내지 5 mol%, 2 내지 10 mol%, 2 내지 9 mol%, 2 내지 8 mol%, 2 내지 7 mol%, 2 내지 6 mol%, 2 내지 5 mol%, 3 내지 10 mol%, 3 내지 9 mol%, 3 내지 8 mol%, 3 내지 7 mol%, 3 내지 6 mol%, 3 내지 5 mol%, 4.0 내지 10.0 mol%, 4.0 내지 9.0 mol%, 4.0 내지 8.0 mol%, 4.0 내지 7.0 mol%, 4.0 내지 6.0 mol%, 4.0 내지 5.5 mol%, 4.0 내지 5.0 mol%, 4.5 내지 10.0 mol%, 4.5 내지 9.0 mol%, 4.3 내지 8.0 mol%, 4.5 내지 7.0 mol%, 4.5 내지 6.0 mol%, 4.5 내지 5.5 mol%, 또는 4.5 내지 5.0 mol%, 또는 이들 말단값 중 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 서브-범위일 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 Li₂O의 농도는, 0 mol% 이상 또는 2 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 Li₂O의 농도는, 10 mol% 이하 또는 5 mol% 이하일 수 있다.

Li₂O의 농도가, 10 mol% 초과와 같이, 너무 높으면, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 매우 유동적으로 되고, 전달 점도가 충분히 낮아 특정 성형 기술로 시트를 형성할 수 없다. 그래서, 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은 리튬이 실질적으로 없다. 구현예에서, Li₂O의 농도가 0 mol%에 근접함에 따라, ZrO₂의 농도는 굵은-결정립의 유리-세라믹을 생성하기 위해 증가될 수 있다.

여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 Li₂O의 양에 대한 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 MgO의 양의 몰비(즉, MgO(mol%) : Li₂O(mol%))는, 균열 없는 굵은 결정립을 생성하기 위해 1:1 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 MgO(mol%): Li₂O(mol%)의 비는 1.5:1 내지 3:1일 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 MgO(mol%): Li₂O(mol%)의 비는 1 이상:1, 1.5 이상:1, 2 이상:1, 2.5 이상:1, 또는 3 이상:1일 수 있다.

구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 0.85 ≤ (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%) ≤ 1.2의 관계를 만족시킬 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, MgO 및 Li₂O는, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 Al₂O₃와 전하 균형을 이루고, 이에 의해 유리-세라믹에서 원하는 결정질 상(및 결정질 상의 양)을 달성하는데 사용될 수 있다. 특히, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%)의 비가 1.2를 초과하는 경우, 결정질 상은 육각형의 스터프트 β-석영에 더하여 멀라이트(mullite)일 수 있다. 결정질 상이 멀라이트를 포함하는 경우, 유리-세라믹은 헤이즈(haze)에 민감할 수 있고, 이에 의해 투과율과 같은, 유리-세라믹의 광학 특성은 저하된다. 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%)의 비가 0.85 미만인 경우, 유리 세라믹에서 유리의 양은 증가하고 결정질 상의 양이 감소하여, 바람직하다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 0.85 ≤ (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%) ≤ 1.2; 0.90 ≤ (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%) ≤ 1.2; 0.95 ≤ (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%) ≤ 1.2; 0.85 ≤ (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%) ≤ 1.0; 0.90 ≤ (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%) ≤ 1.0; 또는 0.95 ≤ (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%) ≤ 1.0의 관계를 만족시킬 수 있다.

구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 결정질 상은, [MgO+Li₂O]:Al₂O₃:2.0-7.0 SiO₂의 화학량론을 포함하여 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 액상선 온도 및 결정화를 제어하여 안정성을 유지할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, [MgO+Li₂O]:Al₂O₃:2.0-6.0 SiO₂의 화학량론을 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, [MgO+Li₂O]:Al₂O₃:2.0-5.0 SiO₂의 화학량론을 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, [MgO+Li₂O]:Al₂O₃:2.5-5.0 SiO₂의 화학량론을 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, [MgO+Li₂O]:Al₂O₃:2.5-4.5 SiO₂의 화학량론을 포함할 수 있다.

구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 결정질 상은, [MgO+Li₂O+ZnO]:0.8-1.25 Al₂O₃:2.0-8.0 SiO₂의 화학량론을 포함하여 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 액상선 온도 및 결정화를 제어하여 안정성을 유지할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, [MgO+Li₂O+ZnO]:0.9-1.1 Al₂O₃:2.5-6.0 SiO₂의 화학량론을 포함할 수 있다.

여기에서 언급된 바와 같이, 유리 전구체 및 유리-세라믹 조성물은 핵제를 더욱 포함한다. 핵제는 유리에서 결정질 상의 벌크 핵생성을 생성시키는 기능을 하고, 이에 의해 유리를 유리-세라믹으로 전환시킨다. 핵제의 농도가 너무 낮으면 - 예컨대, 1 mol% 미만 - 핵생성은 발생하지 않는다. 그러나, 핵제의 농도가 - 3 mol% 초과와 같이 - 너무 높으면, 그 결과로 생긴 유리-세라믹에서 결정질 결정립의 그 결과로 생긴 결정립 크기는 너무 미세하여(예를 들어, 너무 작아) 파괴 인성과 같은 원하는 기계적 특성을 얻을 수 없다. 따라서, (아래에서 더욱 기재된 바와 같은) 원하는 결정립 크기는, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에 소정 농도의 핵제를 포함하지만, 더 적은 수의 - 및 더 큰 - 결정립의 핵생성을 촉진하기 위해 핵제의 농도를 최소화하여, 적어도 부분적으로, 얻어진다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 1 내지 3 mol%의 핵제를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 1.5 내지 2.7 mol%의 핵제를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 1.5 내지 2.5 mol%의 핵제를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 핵제의 농도는, 1 내지 3 mol%, 1 내지 2.7 mol%, 1 내지 2.5 mol%, 1 내지 2.3 mol%, 1 내지 2 mol%, 1.5 내지 3 mol%, 1.5 내지 2.7 mol%, 1.5 내지 2.5 mol%, 1.5 내지 2.3 mol%, 1.5 내지 2 mol%, 1.7 내지 3 mol%, 1.7 내지 2.7 mol%, 1.7 내지 2.5 mol%, 1.7 내지 2.3 mol%, 1.7 내지 2 mol%, 1.8 내지 3 mol%, 1.8 내지 2.7 mol%, 1.8 내지 2.5 mol%, 1.8 내지 2.3 mol%, 1.8 내지 2.2 mol%, 1.8 내지 2.1 mol%, 1.8 내지 2 mol%, 2 내지 3 mol%, 2 내지 2.7 mol%, 2 내지 2.6 mol%, 또는 2 내지 2.5 mol%, 또는 이들 말단값 중 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 서브-범위일 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 핵제의 농도는, 1 mol% 이상 또는 1.5 mol% 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 핵제의 농도는, 3 mol% 이하, 2.7 mol% 이하, 또는 2.5 mol% 이하일 수 있다.

구현예에서, 핵제는, ZrO₂, TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 구현예에서, 핵제는, 50% 이상의 ZrO₂ 및 50% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 핵제는, 55% 이상의 ZrO₂ 및 45% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 핵제는, 60% 이상의 ZrO₂ 및 40% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 핵제는, 65% 이상의 ZrO₂ 및 35% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 핵제는, 70% 이상의 ZrO₂ 및 30% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 핵제는, 75% 이상의 ZrO₂ 및 25% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 핵제는, 80% 이상의 ZrO₂ 및 20% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 핵제는, 85% 이상의 ZrO₂ 및 15% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 핵제는, 90% 이상의 ZrO₂ 및 10% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 핵제는, 95% 이상의 ZrO₂ 및 5% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함할 수 있다. 구현예에서, 핵제는 100%의 ZrO₂를 포함할 수 있다.

구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은 ZnO를 포함할 수 있다. MgO와 마찬가지로, ZnO는, 부분 고용체에서 유리-세라믹의 결정질 상의 육각형의 채널에 진입하고 채울 수 있다. 더욱이, ZnO는, 조성물에서 Al₂O₃와 전하 균형을 이루는데 MgO 및 Li₂O를 보조할 수 있고, 이에 의해 유리-세라믹에서 원하는 결정질 상(및 결정질 상의 양)을 달성할 수 있다. 그래서, MgO 함량의 적어도 일부는 ZnO로 대체될 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 0 내지 15 mol%의 ZnO를 포함할 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 ZnO의 농도는, 0 내지 15 mol%, 0 내지 10 mol%, 0 내지 9 mol%, 0 내지 8 mol%, 0 내지 7 mol%, 0 내지 6 mol%, 0 내지 5 mol%, 0 내지 4 mol%, 0 내지 3 mol%, 0 내지 2 mol%, 0 내지 1 mol%, 1 내지 15 mol%, 1 내지 10 mol%, 1 내지 9 mol%, 1 내지 8 mol%, 1 내지 7 mol%, 1 내지 6 mol%, 1 내지 5 mol%, 1 내지 4 mol%, 1 내지 3 mol%, 1 내지 2 mol%, 2 내지 15 mol%, 2 내지 10 mol%, 2 내지 9 mol%, 2 내지 8 mol%, 2 내지 7 mol%, 2 내지 6 mol%, 2 내지 5 mol%, 2 to 4 mol%, 2 내지 3 mol%, 10 내지 15 mol%, 10 내지 12 mol%, 또는 12 내지 15 mol%, 또는 이들 말단값 중 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 서브-범위일 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 ZnO의 농도는, 0 mol% 이상, 1 mol% 이상, 2 mol% 이상, 또는 10 mol 이상일 수 있다. 구현예에서, 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 ZnO의 농도는, 15 mol% 이하, 12 mol% 이하, 10 mol% 이하, 또는 5 mol% 이하일 수 있다.

구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 MgO(mol%) + Li₂O(mol%) + ZnO(mol%)의 총량은 10 mol% 내지 28 mol%일 수 있다.

구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 ZnO(mol%)/(MgO(mol%) + Li₂O(mol%) + ZnO(mol%))는 0.5 이하일 수 있다. 이러한 관계는 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물의 투명도 및 굴절률에 기여한다. MgO는 굴절률에 관한 한 더 나은 등방성 특성(isotropic properties)을 갖는다. ZnO는 투명도의 측면에서 LiO와 더 유사하게 작용한다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에서 Zn(mol%)/(MgO(mol%) + Li₂O(mol%) + ZnO(mol%))는 0.2 이하일 수 있다.

구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, TiO₂, MnO, MoO₃, WO₃, Y₂O₃, La₂O₃, CdO, As₂O₃, Sb₂O₃, 황-계 화합물, 예컨대, 황산염, 할로겐, 또는 이들의 조합과 같은 트램프 물질을 더욱 포함할 수 있다. 구현예에서, 항균 성분, 화학적 청징제, 또는 다른 부가적인 성분은 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물에 포함될 수 있다.

여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹으로부터 형성된 물품은, 유리-세라믹의 사용을 위한 특정 적용에 따라 변할 수 있는, 임의의 적절한 두께일 수 있다. 유리-세라믹 시트 구현예는, 0.4 ㎜ 내지 10 ㎜의 두께를 가질 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹 시트 구현예는, 6 ㎜ 이하, 5 ㎜ 이하, 4 ㎜ 이하, 3 ㎜ 이하, 2 ㎜ 이하, 1.0 ㎜ 이하, 750 ㎛ 이하, 500 ㎛ 이하, 또는 250㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹 시트 구현예는, 100 ㎛ 내지 2 ㎜, 100 ㎛ 내지 4 ㎜, 100 ㎛ 내지 5 ㎜, 200 ㎛ 내지 5 ㎜, 500 ㎛ 내지 5 ㎜, 200 ㎛ 내지 4 ㎜, 200 ㎛ 내지 2 ㎜, 400 ㎛ 내지 5 ㎜, 또는 400 ㎛ 내지 2 ㎜의 두께를 가질 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹 시트 구현예는, 3 ㎜ 내지 6 ㎜ 또는 0.8 ㎜ 내지 3 ㎜의 두께를 가질 수 있다. 물품의 두께는, 전술한 말단값 중 어느 하나 및 모두로부터 형성된 서브-범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

구현예에서, 여기에 기재된 유리-세라믹은, 유리-세라믹의 상대적으로 큰 결정립 크기로 인해 높은 파괴 인성(K_1c) 및 향상된 내손상성을 나타낸다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리-세라믹의 결정질 상의 결정립은, 5 ㎛ 초과 내지 75 ㎛ 이하의 범위에서 결정립 크기를 포함할 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리-세라믹의 결정립 크기는, 20 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하의 범위일 수 있다. 구현예에서, 여기에 기재된 유리-세라믹의 결정립 크기는, 5 ㎛ 초과 내지 75 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이상 내지 75 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이상 내지 75 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이상 내지 75 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이상 내지 75 ㎛ 이하, 5 ㎛ 초과 내지 50 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이상 내지 50 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이상 내지 50 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이상 내지 50 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이상 내지 50 ㎛ 이하, 5 ㎛ 초과 내지 40 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하, 20 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하, 30 ㎛ 이상 내지 40 ㎛ 이하, 5 ㎛ 초과 내지 30 ㎛ 이하, 10 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하, 또는 20 ㎛ 이상 내지 30 ㎛ 이하의 범위, 또는 이들 말단값 중 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 서브-범위일 수 있다.

구현예에서, 유리-세라믹은, 1.0 MPa·m^1/2 이상의 파괴 인성(K_IC)을 가질 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹은, 1.0 MPa·m^1/2 이상, 1.2 MPa·m^1/2 이상, 1.3 MPa·m^1/2 이상, 1.4 MPa·m^1/2 이상, 1.5 MPa·m^1/2 이상, 1.6 MPa·m^1/2 이상, 1.7 MPa·m^1/2 이상, 또는 1.8 MPa·m^1/2 이상의 파괴 인성을 가질 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹은, 1.0 내지 1.8 MPa·m^1/2 또는 1.0 내지 1.5 MPa·m^1/2의 범위에서 파괴 인성을 가질 수 있다. 유리-세라믹의 파괴 인성은, 전술한 말단값 중 어느 하나 및 모두로부터 형성된 서브-범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

구현예에서, 유리-세라믹은, 0.85 ㎜의 물품 두께를 갖는 유리-세라믹 물품에 대해 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸친 광의 75% 내지 95%의 범위에서 평균 투과율을 가질 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹은, 0.85 ㎜의 물품 두께를 갖는 유리-세라믹 물품에 대해 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸친 광의 75% 내지 95%, 80% 내지 95%, 85% 내지 95%, 87% 내지 95%, 90% 내지 95%, 87% 내지 93%, 또는 90% 내지 93%의 범위에서 평균 투과율을 가질 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹은, 0.85 ㎜의 물품 두께를 갖는 유리-세라믹 물품에 대해 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸친 광의 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 또는 90% 이상의 평균 투과율을 가질 수 있다. 평균 투과율은, 전술한 말단값 중 어느 하나 및 모두로부터 형성된 서브-범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

구현예에서, 유리-세라믹은, 0.85 ㎜의 두께를 갖는 유리-세라믹 물품에 대해 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸친 광의 25% 내지 50%의 범위에서 평균 확산 투과율을 가질 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹은, 0.85 ㎜의 두께를 갖는 유리-세라믹 물품에 대해 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸친 광의 25% 내지 50%, 25% 내지 45%, 25% 내지 40%, 30% 내지 50%, 30% 내지 45%, 30% 내지 40%, 35% 내지 50%, 35% 내지 45%, 35% 내지 40%, 37% 내지 50%, 37% 내지 45%, 또는 37% 내지 40%의 범위에서 평균 확산 투과율을 가질 수 있다. 구현예에서, 상기 유리-세라믹은, 0.85 ㎜의 두께를 갖는 유리-세라믹 물품에 대해 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸친 광의 25% 이상, 30% 이상, 또는 35% 이상의 평균 확산 투과율을 가질 수 있다. 평균 확산 투과율은, 전술한 말단값 중 어느 하나 및 모두로부터 형성된 서브-범위 내에 있을 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

구현예에서, 유리-세라믹은, 1 kilopoise(kP) 초과 또는 10 kP 초과의 액상선 점도를 가질 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹은, 1 kP 초과, 2 kP 초과, 3 kP 초과, 4 kP 초과, 5 kP 초과, 6 kP 초과, 7 kP 초과, 8 kP 초과, 9 kP 초과, 10 kP 초과, 15 kP 초과, 20 kP 초과, 25 kP 초과, 또는 30 kP 초과의 액상선 점도를 가질 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹은, 1 kP 이상 내지 30 kP 이하, 5 kP 이상 내지 25 kP 이하, 10 kP 이상 내지 20 kP 이하, 1 kP 이상 내지 20 kP 이하, 1 kP 이상 내지 10 kP 이하, 및 이러한 말단값 중 어느 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 서브-범위의 액상선 점도를 가질 수 있다. 이러한 점도의 범위는, 유리-세라믹이 퓨전 성형(fusion forming), 슬롯 인발, 플로우팅, 롤링, 및 당업자에게 알려진 기타 시트-성형 공정을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 다양한 다른 기술에 의해 시트로 형성되는 것을 가능하게 한다. 그러나, 다른 물품(즉, 시트 이외)을 형성하기 위해 다른 공정이 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

구현예에서, 여기에 기재된 유리 전구체 또는 유리-세라믹 조성물은, 유리-세라믹의 강화를 촉진하기 위해 이온 교환 가능하다. 통상적인 이온 교환 공정에서, 유리-세라믹에 더 작은 금속 이온은, 유리-세라믹의 외부 표면에 가까운 층 내에서 동일한 원자가의 더 큰 금속 이온으로 대체되거나 "교환"된다. 더 작은 이온을 더 큰 이온으로의 교체는, 유리-세라믹의 층 내에 압축 응력을 생성시킨다. 구현예에서, 금속 이온은, 1가 금속 이온(예를 들어, Li⁺, Na⁺, K⁺, 및 이와 유사한 것)이고, 이온 교환은, 유리-세라믹에서 더 작은 금속 이온을 대체하는, 더 큰 금속 이온의 적어도 하나의 용융염을 포함하는 욕조에 유리-세라믹을 침지시켜 달성된다. 선택적으로, Ag⁺, Tl⁺, Cu⁺, 및 이와 유사한 것과 같은, 다른 1가 이온은 1가 이온에 대해 교환될 수 있다. 유리-세라믹을 강화하는데 사용되는 이온 교환 공정 또는 공정들은, 단일 욕조 또는 같거나 다른 조성물의 다중 욕조들에 침지와 함께 침지들 사이에 세척 및/또는 어닐링 단계들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 구현예에서, 유리-세라믹은, 500℃의 온도에서 용융된 Li₂SO₄ 염에 노출시켜 이온 교환될 수 있다. 이러한 구현예에서, Li⁺ 이온은, 유리-세라믹에서 Mg 이온의 일부를 대체하여 표면 압축층을 발생시키고 높은 내균열성을 나타낸다. 그 결과로 생긴 압축 응력층은, 2시간 내에 유리-세라믹의 표면으로부터 적어도 100 ㎛의 깊이(또한 "압축의 깊이" 또는 "DOC"로 지칭됨)를 가질 수 있다. 구현예에서, 욕조는 용융 K₂SO₄ 염을 더욱 포함한다. 구현예에서, 유리-세라믹은, 10 ㎛ 이상, 20 ㎛ 이상, 30 ㎛ 이상, 40 ㎛ 이상, 50 ㎛ 이상, 60 ㎛ 이상, 70 ㎛ 이상, 80 ㎛ 이상, 90 ㎛ 이상, 또는 100 ㎛ 이상의 압축의 깊이를 달성하도록 이온 교환될 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹은, 적어도 10 MPa의 중심 장력을 달성하도록 이온 교환될 수 있다. 이러한 표면 압축층의 발생은, 이온 교환되지 않은 물질에 비해 더 나은 내균열성 및 더 높은 굽힘 강도를 달성하는데 유리하다. 표면 압축층은, 유리-세라믹 물품의 몸체(즉, 표면 압축을 포함하지 않는 구역)에 대한 유리-세라믹 물품으로 교환된 이온의 농도와 비교하여 더 높은 농도의 유리-세라믹 물품으로 교환된 이온을 갖는다.

구현예에서, 유리-세라믹은, 100 MPa 내지 500 MPa, 100 MPa 내지 450 MPa, 100 MPa 내지 400 MPa, 100 MPa 내지 350 MPa, 100 MPa 내지 300 MPa, 100 MPa 내지 250 MPa, 100 MPa 내지 200 MPa, 100 MPa 내지 150 MPa, 150 MPa 내지 500 MPa, 150 MPa 내지 450 MPa, 150 MPa 내지 400 MPa, 150 MPa 내지 350 MPa, 150 MPa 내지 300 MPa, 150 MPa 내지 250 MPa, 150 MPa 내지 200 MPa, 200 MPa 내지 500 MPa, 200 MPa 내지 450 MPa, 200 MPa 내지 400 MPa, 200 MPa 내지 350 MPa, 200 MPa 내지 300 MPa, 200 MPa 내지 250 MPa, 250 MPa 내지 500 MPa, 250 MPa 내지 450 MPa, 250 MPa 내지 400 MPa, 250 MPa 내지 350 MPa, 250 MPa 내지 300 MPa, 300 MPa 내지 500 MPa, 300 MPa 내지 450 MPa, 300 MPa 내지 400 MPa, 300 MPa 내지 350 MPa, 350 MPa 내지 500 MPa, 350 MPa 내지 450 MPa, 350 MPa 내지 400 MPa, 400 MPa 내지 500 MPa, 400 MPa 내지 450 MPa, 또는 450 MPa 내지 500 MPa의 범위, 또는 이들 말단값 중 하나로부터 형성된 임의의 및 모든 서브-범위에서 이온 교환 강화 후 표면 압축 응력을 가질 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹은, 100 MPa 이상, 150 MPa 이상, 200 MPa 이상, 250 MPa 이상, 300 MPa 이상, 350 MPa 이상, 400 MPa 이상, 450 MPa 이상, 또는 500 MPa 이상의 표면 압축 응력을 가질 수 있다.

구현예에서, 유리-세라믹의 제조 공정은, 하나 이상의 사전선택된 온도에서 하나 이상의 사전선택된 시간 동안 전구체 유리를 열처리를 포함하여 유리 균질화 및 (예를 들어, 하나 이상의 조성물, 양, 모폴로지, 크기 또는 크기 분포, 등을 갖는) 하나 이상의 결정질 상의 결정화(즉, 핵생성 및 성장)를 유도한다. 구현예에서, 열처리는, (i) 유리-세라믹 조성물을 1-10℃/min의 속도로 유리 사전-핵생성 온도까지 가열하는 단계; (ⅱ) 상기 유리-세라믹 조성물을 0.25시간 내지 4시간 범위의 시간 동안 사전-핵생성 온도에서 유지하여 사전-핵생성된 결정화가능한 유리를 생성시키는, 유지 단계; (ⅲ) 상기 사전-핵생성된 결정화가능한 유리를 1-10℃/min의 속도로 핵생성 온도(Tn)까지 가열하는 단계; (ⅳ) 상기 사전-핵생성된 결정화가능한 유리를 0.25시간 내지 4시간 범위의 시간 동안 핵생성 온도에서 유지하여 핵생성된 결정화가능한 유리를 생성시키는, 유지 단계; (v) 상기 핵생성된 결정화가능한 유리를 1℃/min 내지 10℃/min 범위의 속도로 결정화 온도(Tc)까지 가열하는 단계; (ⅵ) 상기 핵생성된 결정화가능한 유리를 결정화 온도에서 0.25시간 내지 4시간 범위의 시간 동안 유지하여 여기에 기재된 유리-세라믹을 생성시키는, 유지 단계; 및 (ⅶ) 형성된 유리-세라믹을 실온으로 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.

여기에 사용된 바와 같은, 용어 "결정화 온도"는, "세라믹 온도" 또는 "세라믹화 온도"와 상호교환적으로 사용될 수 있다. 부가하여, 이들 구현예에서, 용어 "세라믹" 또는 "세라믹화"는, 총괄하여, 단계 (v), (ⅵ) 및 선택적으로 (ⅶ)를 지칭하는 것으로 사용될 수 있다. 구현예에서, 유리 사전-핵생성 온도는, 750℃ 내지 850℃의 범위일 수 있고, 핵생성 온도(Tn)는, 800℃ 내지 900℃의 범위일 수 있으며, 결정화 온도(Tc)는 850℃ 내지 1000℃의 범위일 수 있다. 구현예에서, 사전-핵생성 온도는 800℃일 수 있고, 핵생성 온도(Tn)는 850℃이며, 결정화 온도(Tc)는 900℃이다. 구현예에서, 사전-핵생성 온도는 800℃일 수 있고, 핵생성 온도(Tn)는 850℃이며, 결정화 온도(Tc)는 925℃이다.

다른 구현예에서, 열처리는 결정화가능한 유리를 유리 사전-핵생성 온도에서 유지하는 단계를 포함하지 않는다. 따라서, 열처리는, (i) 사전-핵생성된 결정화가능한 유리를 1-10℃/min의 속도로 핵생성 온도(Tn)까지 가열하는 단계; (ⅱ) 상기 결정화가능한 유리를 핵생성 온도에서 0.25시간 내지 4시간 범위의 시간 동안 유지하여 핵생성된 결정화가능한 유리를 생성시키는, 유지 단계; (ⅲ) 상기 핵생성된 결정화가능한 유리를 1℃/min 내지 10℃/min 범위의 속도로 결정화 온도(Tc)까지 가열하는 단계; (ⅳ) 상기 핵생성된 결정화가능한 유리를 결정화 온도에서 0.25시간 내지 4시간 범위의 시간 동안 유지하여 여기에서 기재된 유리-세라믹을 생성시키는, 유지 단계; 및 (v) 형성된 유리-세라믹을 실온으로 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 구현예에서, 용어 "세라믹" 및 "세라믹화"는, 총괄하여, 단계 (ⅲ), (ⅳ) 및 선택적으로 (v)를 지칭하는 것으로 사용될 수 있다. 몇몇 구현예에서, 핵생성 온도는 800℃일 수 있고, 결정화 온도는 900℃일 수 있다.

전구체 유리 조성물에 부가하여 결정화 온도로 가열하고, 결정화 온도에서 온도를 유지하는 열처리 단계의 온도-시간적 프로파일은, 다음의 원하는 속성 중 하나 이상을 생성하도록 신중하게 규정되고: 유리-세라믹의 결정질 상(들), 하나 이상의 주 결정질 상 및/또는 하나 이상의 부 결정질 상 및 유리의 비율, 하나 이상의 우세 결정질 상 및/또는 하나 이상의 부 결정질 상 및 유리의 결정 상 집합체, 및 하나 이상의 주 결정질 상 및/또는 하나 이상의 부 결정질 상 중에서 결정립 크기 또는 결정립 크기 분포, 이들 속성은 결과적으로 그 결과로 생긴 유리-세라믹의 최종 무결성, 품질, 색상, 및/또는 불투명도에 영향을 미칠 수 있다.

구현예에서, 유리-세라믹의 제조 공정은, 유리에 미세균열을 발생시키는 단계를 더욱 포함한다. "미세균열"은, 결정화된 물질의 결정립들 사이 및 결정립 경계를 따라 위치한 유리-세라믹에 형성되는 균열을 지칭한다. 미세균열은, 냉각시, c-축에 평행하게 배향된 결정립과 a-축에 평행하게 배향된 결정립 사이에 열팽창계수에서 차이로 인해 결정립 경계를 따라 응력이 발생될 정도로 너무 큰 석영 결정 결정립(crystal grains)을 생성시켜 발생할 수 있다. 즉, 석영 결정 결정립은, 이방성 열팽창계수를 가져서 결정질 구조의 c-축에 따른 열팽창계수가 결정질 구조의 a-축에 따른 열팽창계수와 다르다. 따라서, 인접한 결정립이 배열되어 하나의 결정립의 c-축이 제2 결정립의 c-축과 평행하지 않을 때, a-축 및 c-축에 따른 열팽창계수에서 차이는 결정립 경계를 따라 그리고 결정립들 사이에 미세균열을 결과한다. 일반적으로, 이러한 미세균열은, 개별 결정립의 결정립 크기가 약 50 ㎛ 이상일 때 발생한다. 구현예에서, 미세균열의 길이는 결정립 경계를 따라 연장될 수 있고, 분기되어 다른 결정립 경계를 따라 연장될 수 있다. 구현예에서, 미세균열의 폭은, 1 ㎛ 이하 또는 0.5 ㎛ 이하일 수 있다. 유리-세라믹에서 미세균열은, 결정화 온도(Tc) 및 시간을 제어하여, 적어도 부분적으로, 의도적으로 발생된다. 유리-세라믹이 고온(예를 들어, 925℃ 내지 1000℃)에서 냉각될 때, 축에 따른 열팽창에서 차이로 인해 미세균열은 형성될 수 있다.

미세균열이 없는 유리-세라믹 물품과 비교하여 (결정립 경계를 따라 포함하는) 유리 세라믹의 유리 부분에 미세균열을 포함하는 유리-세라믹 물품은 강하게 유지되고, 파괴 인성이 실제로 증가한다는 점을 예기치 않게 발견했다. 구현예에서, 미세균열된 유리-세라믹은, 1.8 MPa·m^1/2 이상, 1.9 MPa·m^1/2 이상, 2.0 MPa·m^1/2 이상, 2.1 MPa·m^1/2 이상, 2.2 MPa·m^1/2 이상, 2.3 MPa·m^1/2 이상, 2.4 MPa·m^1/2 이상, 2.5 MPa·m^1/2 이상, 2.6 MPa·m^1/2 이상, 2.7 MPa·m^1/2 이상, 또는 2.8 MPa·m^1/2 이상의 파괴 인성을 나타낼 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹은, 1.8 내지 2.8 MPa·m^1/2, 1.8 내지 2.5 MPa·m^1/2, 2.0 내지 2.8 MPa·m^1/2, 또는 2.0 내지 2.5 MPa·m^1/2의 범위에서 파괴 인성을 나타낼 수 있다.

구현예에서, 유리-세라믹 제조 공정은, 미세균열에 고분자 충전제를 배치시키는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 미세균열은 유리-세라믹에 불투명성을 유발할 수 있다. 구체적으로, 미세균열된 유리-세라믹을 통과하는 광은, 미세균열의 균열면에 의해 반사되고, 이에 의해 미세균열된 유리-세라믹의 투과율을 감소시키고, 미세균열된 유리-세라믹이 불투명하게 보이도록 한다. 그러나, 미세균열된 유리-세라믹의 투과율은, 미세균열을 고분자 충전제로 채우면 개선되거나 심지어 복원될 수 있다. 고분자 충전제는 고분자 충전제의 굴절률이 유리-세라믹의 굴절률과 유사하도록 선택된다. 고분자 충전제로 미세균열을 채우면, 유리-세라믹의 투과율을 증가시키거나 복원할 수 있다. 구현예에서, 고분자 충전제는 1.51 이상 내지 1.58 이하의 굴절률을 포함한다. 구현예에서, 고분자 충전제는 1.55의 굴절률을 포함한다. 구현예에서, 고분자 충전제는, 아크릴레이트 모노머, 메타크릴레이트 모노머, 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머, 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

게다가, 고분자 충전제로 채워진 미세균열을 포함하는 유리-세라믹 물품은 또한 유리-세라믹의 파괴 인성에서 추가 개선을 나타낼 수 있다. 구현예에서, 고분자 충전된 유리-세라믹은, 2.0 MPa·m^1/2 이상, 2.1 MPa·m^1/2 이상, 2.2 MPa·m^1/2 이상, 2.3 MPa·m^1/2 이상, 2.4 MPa·m^1/2 이상, 2.5 MPa·m^1/2 이상, 2.6 MPa·m^1/2 이상, 2.7 MPa·m^1/2 이상, 2.8 MPa·m^1/2 이상, 2.9 MPa·m^1/2 이상, 또는 3.0 MPa·m^1/2 이상의 파괴 인성을 나타낼 수 있다. 구현예에서, 유리-세라믹은, 2 내지 3 MPa·m^1/2, 2 내지 2.7 MPa·m^1/2, 또는 2 내지 2.5 MPa·m^1/2의 범위에서 파괴 인성을 나타낼 수 있다.

그 결과로 생긴 유리-세라믹은 시트로 제공될 수 있으며, 그 다음, 압축, 블로잉(blowing), 굽힘, 새깅(sagging), 진공 성형, 또는 기타 수단에 의해 균일한 두께의 만곡된 또는 굽혀진 조각으로 재형성될 수 있다. 재형성은 열처리 전에 수행될 수 있거나 또는 성형 단계는 또한 성형 및 열처리 모두가 실질적으로 동시에 수행되는 열처리 단계로 역할을 할 수 있다.

여기에 기재된 유리-세라믹 및 유리-세라믹 물품은, 예를 들어, LCD 및 LED 디스플레이, 컴퓨터 모니터, 및 자동 입출금기(ATMs)를 포함하는 소비자 또는 상업용 전자 장치에서 커버 유리 또는 유리 백플레인 적용; 예를 들어, 이동 전화, 개인용 미디어 플레이어, 및 태블릿 컴퓨터를 포함하는 휴대용 전자 장치용 터치 스크린 또는 터치 센서 적용; 예를 들어, 반도체 웨이퍼를 포함하는 집적 회로 적용; 태양광 적용; 건축용 유리 적용; 자동차 또는 차량용 유리 적용; 또는 상업용 또는 가전용 가전제품 적용을 포함하는, 다양한 적용들을 위해 사용될 수 있다. 구현예에서, 소비자 전자 장치(예를 들어, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 울트라북, 텔레비전, 및 카메라), 건축용 유리, 및/또는 자동차용 유리는 여기에 기재된 바와 같은 유리 물품을 포함할 수 있다. 여기에 개시된 유리-세라믹 물품 중 어느 하나를 혼입하는 대표적인 물품은 도 1 및 2에 나타낸다. 구체적으로, 도 1 및 2는, 전면(104), 후면(106), 및 측면(108)을 갖는 하우징(102); 상기 하우징 내에 전체적으로 또는 내부에 적어도 부분적으로 있고, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 전면에 인접한 디스플레이(110)를 포함하는, 전기 부품(나타내지 않음); 및 상기 디스플레이 위에 있도록 하우징의 전면에 또는 그 위에 있는 커버 기판(112)을 포함하는 소비자 전자 장치(100)를 나타낸다. 구현예에서, 커버 기판(112) 또는 하우징(102)의 일부의 적어도 하나는, 여기에 개시된 유리-세라믹 물품 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

실시예

다양한 구현예를 보다 쉽게 이해하기 위하여, 이하 언급은, 여기에 기재된 유리-세라믹의 다양한 구현예를 예시하도록 의도된 하기 실시예에 대해 이루어진다.

실시예 1

표 1은, 대표 유리 전구체 및 유리-세라믹 조성물(mol%), 유리-세라믹 물품을 달성하기 위한 세라믹화 스케쥴, 및 유리 전구체 및 유리-세라믹 조성물의 각각의 특성을 나타낸다. 표 1에 열거된 조성물 1-8을 갖는 전구체 유리는 형성된다. 용어 "굵은-결정립"는, 결정립 크기가 10-75 ㎛ 결정인 결정립들을 갖는 유리-세라믹을 지칭한다. 용어 "미세-결정립"는, 결정립 크기가 <10 ㎛인 결정립들을 갖는 유리-세라믹을 지칭한다. 용어 "중간-결정립"는, 결정립 크기가 5-15 ㎛ 결정인 결정립들을 갖는 유리-세라믹을 지칭하며, "미세-결정립" 및 "굵은-결정립"에 대한 범위를 중복하고 그 사이에 속한다.

	1	2	3	4
SiO_2(mol%)	57.6	57.8	58.1	74.3
Al₂O_3(mol%)	19.2	20.2	20.3	12.0
MgO(mol%)	14.4	14.6	14.7	7.6
Li₂O(mol%)	4.8	4.9	4.9	4.1
ZnO(mol%)	0.0	0.0	0.0	0.0
ZrO_2(mol%)	4.0	2.5	2.0	2.0
유리 균질화 유지	2h 동안 800℃	2h 동안 800℃	4h 동안 800℃	2h 동안 800℃
핵생성 유지	-	-	4h 동안 850℃	-
결정화 유지	4h 동안 950℃	4h 동안 900℃	4h 동안 900℃	4h 동안 900℃
외관	투명한; 미세-결정립	투명한; 중간 결정립	투명한; 굵은 결정립	투명한; 굵은 결정립
결정질 상	스터프트 β-석영 및 정방정계 지르코니아	스터프트 β-석영 및 정방정계 지르코니아	스터프트 β-석영 및 정방정계 지르코니아	스터프트 β-석영 및 정방정계 지르코니아
스터프트 β-석영의 [MgO+Li₂O+ZnO]:Al₂O₃:SiO₂	1:1:3	1:1:2.9	1:1:2.9	1:1:6.2
추정 결정립 크기	1-2 ㎛	5-15 ㎛	~30 ㎛	>15 ㎛
파괴 인성(MPa·m^1/2)	> 1	1.0 - 1.1	1.67±0.10	-
미세균열 파괴 인성(MPa·m^1/2)	-	-	2.11	-
고분자 충전 파괴 인성(MPa·m^1/2)	-	-	2.48±0.10	-
	5	6	7	8
SiO_2(mol%)	62.6	66.2	53.4	57.6
Al₂O_3(mol%)	17.7	16	21.4	20.1
MgO(mol%)	13.3	12	21.4	9.0
Li₂O(mol%)	4.4	3.9	0.0	4.8
ZnO(mol%)	0.0	0.0	0.0	6.2
ZrO_2(mol%)	2.0	1.9	3.8	2.3
유리 균질화 유지	4h 동안 800℃	4h 동안 825℃	2h 동안 800℃	2h 동안 800℃
핵생성 유지	4h 동안 850℃	4h 동안 875℃	-	-
결정화 유지	4h 동안 900℃	4h 동안 925℃	4h 동안 925℃	4h 동안 850℃
외관	투명한; 굵은 결정립	투명한; 굵은 결정립	투명한; 굵은 결정립	투명한; 굵은 결정립
결정질 상	스터프트 β-석영 및 정방정계 지르코니아	스터프트 β-석영 및 정방정계 지르코니아	스터프트 β-석영 및 정방정계 지르코니아	스터프트 β-석영 및 정방정계 지르코니아
결정질 상의 [MgO+Li₂O+ZnO]:Al₂O₃:SiO₂	1:1:3.6	1:1:4.1	1:1:2.5	1:1:2.9
추정 결정립 크기	~30 ㎛	20-40 ㎛	15-30 ㎛	15-40 ㎛
파괴 인성(MPa·m^1/2)	1.47±0.09	-	-	-
미세균열 파괴 인성(MPa·m^1/2)	-	-	-	-
고분자 충전 파괴 인성(MPa·m^1/2)	-	-	-	-

표 1에 나타낸 바와 같이, 상대적으로 적은 양의 핵제를 갖는 여기에 개시된 유리-세라믹 조성물은, 상대적으로 더 큰 결정립 크기를 갖는 투명한 유리-세라믹을 결과하고, 이는 상대적으로 더 높은 값의 파괴 인성으로 이어진다.

유리-세라믹 조성물 3으로 제조된 유리-세라믹의 파단-표면 주사 전자 이미지 및 연마된-표면 주사 전자 현미경 이미지는 촬영된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 그 결과로 생긴 유리-세라믹 GC3A는, 큰(30 ㎛) 풀아웃(pullout)으로부터 거친 피크-앤-밸리(rough peak-and-valley) 구조를 갖는다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 그 결과로 생긴 유리-세라믹 GC3B는, 높은 결정질(대략 95%를 초과하는 결정질) 및 굵은-결정립이다. 특히, 도 4에서 그 결과로 생긴 유리-세라믹 GC3B의 연마된-표면 주사 전자 현미경 이미지는, ZrO₂의 작은 결정만을 함유하는 결정립 경계를 갖는 스터프트 β-석영 결정을 나타낸다.

이하, 도 5를 참조하면, 유리-세라믹 조성물 5로부터 제조된 유리-세라믹의 XRD 스펙트럼은 스터프트 β-석영 및 유리의 존재를 입증하는 피크를 포함한다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 유리-세라믹 조성물 1-8로 제조된 유리-세라믹은 스터프트 β-석영을 포함한다.

0.81 ㎜의 두께를 갖는 대표 유리-세라믹 조성물 2 및 0.9 ㎜의 두께를 갖는 대표 유리-세라믹 조성물 5로부터 제조된 유리-세라믹의 투과율 및 산란은 250 ㎚ 내지 1000 ㎚의 파장을 갖는 광에 대해 측정된다. 도 6 및 7에 나타낸 바와 같이, 2개의 다른 조성물은, 특히 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸쳐, 유사한 총 투과율을 갖는다. 0.81 ㎜의 두께를 갖는 대표 유리-세라믹 조성물 2로부터 제조된 유리-세라믹은, 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸쳐 90.19%의 평균 총 투과율을 갖는다. 0.9 ㎜의 두께를 갖는 대표 유리-세라믹 조성물 5로부터 제조된 유리-세라믹은, 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸쳐 88.07%의 평균 총 투과율을 갖는다. 그러나, 도 8에 나타낸 바와 같이, 대표 유리-세라믹 조성물 2로부터 제조된 미세-결정립 유리-세라믹에서 산란의 퍼센트는 1000 ㎚에서 약 30%로부터 450 ㎚에서 40%를 초과하는 범위인 반면, 대표 유리-세라믹 조성물 유리 5로 제조된 굵은-결정립 유리-세라믹에서 산란은 0%이다.

위에서 언급한 바와 같이, 도 6 및 7에 나타낸 바와 같이 대표 유리-세라믹 조성물 2 및 대표 유리-세라믹 조성물 5로부터 제조된 유리-세라믹의 투과율 측정값은, 각각, 0.81 ㎜ 및 0.9 ㎜의 두께를 갖는 물품에 대해 수행된다. 투과율은 동일한 조성물이지만 다른 두께를 갖는 물품에 따라 변한다. 대표 유리-세라믹 조성물 2로부터 제조된 유리-세라믹 및 대표 유리-세라믹 조성물 5로부터 제조된 유리-세라믹은, 0.85 ㎜의 물품 두께에서 측정된 것으로 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸쳐 광의 75% 내지 95% 범위에서 평균 투과율을 가질 것으로 예상되어야 한다.

도 6을 다시 참조하면, 0.81 ㎜의 두께를 갖는 대표 유리-세라믹 조성물 2로 제조된 유리-세라믹은, 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸쳐 38.8%의 평균 확산 투과율 및 600 ㎚ 내지 700 ㎚의 파장 범위에 걸쳐 37.17%의 평균 확산 투과율을 갖는다.

대표 유리-세라믹 조성물 3, 미세균열 후 대표 유리-세라믹 조성물 3, 및 소다 라임 유리와 일치된 굴절률, 따라서, 대략 1.51의 굴절률을 갖는, 상업적으로 이용가능한 폴리우레탄 아크릴레이트 올리고머 혼합물인, 고분자 충전제 Ultra Bond^® 20를 갖는 대표 유리-세라믹 조성물 3으로 제조된 유리-세라믹의 사진들은 촬영된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 대표 유리-세라믹 조성물 3으로 제조된 유리-세라믹 GC3C는 투명하다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 미세균열 후 대표 유리-세라믹 조성물 3으로 제조된 유리-세라믹 GC3D는 불투명하다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 고분자 충전제를 갖는 대표 유리-세라믹 조성물 3으로 제조된 유리-세라믹 GC3E는 반투명하다. 고분자 함침으로, 유리-세라믹의 반투명도는 회복된다. 이론에 의해 구속되는 것을 원하지는 않지만, 고분자와 결정 사이에 더 나은 굴절률 일치로, 물질은 반투명도를 회복하는 것으로 믿어진다.

청구된 주제의 사상 및 범주를 벗어나지 않고, 여기에 기재된 구현예들에 대해 다양한 변경 및 변화가 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 명세서는 여기에 기재된 다양한 구현예들의 변경 및 변화를 포함하고, 이러한 변경 및 변화가 첨부된 청구범위 및 이들의 균등물의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다.

Claims

50 mol% 내지 80 mol%의 SiO₂;
10 mol% 내지 25 mol%의 Al₂O₃;
5 mol% 내지 20 mol%의 MgO;
0 mol% 내지 10 mol%의 Li₂O; 및
ZrO₂, TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 mol% 내지 3 mol%의 핵제를 포함하는 유리-세라믹 물품으로서, 여기서:
상기 핵제는 50% 이상의 ZrO₂ 및 50% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하며;
MgO 대 Li₂O의 몰비는 1:1 이상이고;
0.85 ≤ (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%) ≤ 1.2; 그리고
상기 유리-세라믹 물품은 육각형 스터프트 β-석영 및 유리를 포함하는 결정질 상을 포함하는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1에 있어서,
상기 유리-세라믹 물품은:
55 mol% 내지 65 mol%의 SiO₂;
18 mol% 내지 22 mol%의 Al₂O₃;
13 mol% 내지 16 mol%의 MgO;
2 mol% 내지 8 mol%의 Li₂O; 및
1.5 mol% 내지 2.7 mol%의 핵제를 포함하는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1에 있어서,
상기 유리-세라믹 물품은:
60 mol% 내지 65 mol%의 SiO₂;
16 mol% 내지 20 mol%의 Al₂O₃;
12 mol% 내지 15 mol%의 MgO;
4.0 mol% 내지 5.0 mol%의 Li₂O; 및
1.5 mol% 내지 2.5 mol%의 핵제를 포함하는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1-3 중 어느 한 항에 있어서,
MgO 대 Li₂O의 몰비는 2:1 이상인, 유리-세라믹 물품.
청구항 1-4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정질 상은, [MgO+Li₂O+ZnO]:0.8-1.25 Al₂O₃:2.0-8.0 SiO₂의 화학량론을 포함하는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1-5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정질 상은 정방정계 지르코니아를 더욱 포함하는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1-6 중 어느 한 항에 있어서,
ZnO를 더욱 포함하는, 유리-세라믹 물품.
청구항 7에 있어서,
MgO(mol%) + Li₂O(mol%) + ZnO(mol%)는 10 mol% 내지 28 mol%인, 유리-세라믹 물품.
청구항 7에 있어서,
ZnO(mol%)/(MgO(mol%) + Li₂O(mol%) + ZnO(mol%))는 0.5 이하인, 유리-세라믹 물품.
청구항 7에 있어서,
상기 유리-세라믹 물품은 리튬이 실질적으로 없는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1-10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리-세라믹 물품은, 1.0 MPa·m^½ 이상의 파괴 인성을 갖는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1-11 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리-세라믹 물품은 1.0 MPa·m^½ 이상 내지 1.8 MPa·m^½의 파괴 인성을 갖는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1-12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리 세라믹 물품은, 0.85 ㎜의 물품 두께에서 측정된 것으로 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸친 광에 대해 75% 이상의 평균 투과율을 갖는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1-13 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리-세라믹 물품은, 0.85 ㎜의 물품 두께에서 측정된 것으로 400 ㎚ 내지 800 ㎚의 파장 범위에 걸친 광의 75% 내지 95% 범위의 평균 투과율을 갖는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1-14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정질 상의 결정립은 5 ㎛ 초과 내지 75 ㎛ 이하의 범위에서 결정립 크기를 포함하는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1-15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정질 상의 결정립은 20 ㎛ 초과 내지 30 ㎛ 이하의 범위에서 결정립 크기를 포함하는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1-16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리-세라믹 물품은 50 wt% 이상의 결정질 상 및 50 wt% 이하의 유리를 포함하는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1-17 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리-세라믹 물품은 1 kilopoise(kP)를 초과하는 액상선 점도를 갖는, 유리-세라믹 물품.
청구항 1-18 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유리-세라믹 물품은 유리에 미세균열을 포함하는, 유리-세라믹 물품.
청구항 19에 있어서,
상기 유리-세라믹 물품은 1.8 MPa·m^½ 이상의 파괴 인성을 갖는, 유리-세라믹 물품.
청구항 19 또는 청구항 20에 있어서,
상기 미세균열에 배치된 고분자 충전제를 더욱 포함하는, 유리-세라믹 물품.
청구항 21에 있어서,
상기 고분자 충전제는 1.51 이상 내지 1.58 이하의 굴절률을 포함하는, 유리-세라믹 물품.
청구항 21 또는 청구항 22에 있어서,
상기 고분자 충전제로 충전된 미세균열을 포함하는 유리-세라믹 물품은 2.0 MPa·m^½ 이상의 파괴 인성을 갖는, 유리-세라믹 물품.
유리-세라믹 조성물을 1℃/min 내지 10℃/min 범위의 속도로 유리 사전-핵생성 온도까지 가열하는 단계, 여기서, 상기 유리-세라믹 조성물은:
50 mol% 내지 80 mol%의 SiO₂;
10 mol% 내지 25 mol%의 Al₂O₃;
5 mol% 내지 20 mol%의 MgO;
0 mol% 내지 10 mol%의 Li₂O; 및
ZrO₂, TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 mol% 내지 3 mol%의 핵제를 포함하고, 여기서:
상기 핵제는 50% 이상의 ZrO₂ 및 50% 미만의 TiO₂, SnO₂, HfO₂, Ta₂O₅, Nb₂O₅, Y₂O₃, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하며;
MgO 대 Li₂O의 몰비는 1:1 이상이고;
0.85 ≤ (MgO(mol%) + Li₂O(mol%))/Al₂O₃(mol%) ≤ 1.2임;
상기 유리-세라믹 조성물을 사전-핵생성 온도에서 0.25시간 내지 4시간 범위의 시간 동안 유지하여 사전-핵생성된 결정화가능한 유리를 생성시키는, 유지 단계;
상기 사전-핵생성된 결정화가능한 유리를 1℃/min 내지 10℃/min 범위의 속도로 핵생성 온도(Tn)까지 가열하는 단계;
상기 사전-핵생성된 결정화가능한 유리를 핵생성 온도에서 0.25시간 내지 4시간 범위의 시간 동안 유지하여 핵생성된 결정화가능한 유리를 생성시키는, 유지 단계;
상기 핵생성된 결정화가능한 유리를 1℃/min 내지 10℃/min 범위의 속도로 결정화 온도(Tc)까지 가열하는 단계;
상기 핵생성된 결정화가능한 유리를 0.25시간 내지 4시간 범위의 시간 동안 결정화 온도에서 유지하여 유리-세라믹 물품을 생성시키는, 유지 단계; 및
상기 유리 세라믹 물품을 실온으로 냉각시키는 단계를 포함하는, 유리-세라믹 물품을 형성하는 방법.
청구항 24에 있어서,
상기 결정화 온도(Tc)는 850℃ 내지 1000℃의 범위인, 유리-세라믹 물품을 형성하는 방법.
청구항 24 또는 청구항 25에 있어서,
상기 유리 세라믹 물품을 이온-교환 욕조에서 강화시키는 단계를 더욱 포함하는, 유리-세라믹 물품을 형성하는 방법.
청구항 24-26 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온-교환 욕조는 용융 Li₂SO₄ 염을 포함하는, 유리-세라믹 물품을 형성하는 방법.
청구항 24-27 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온-교환 욕조는 용융 K₂SO₄ 염을 포함하는, 유리-세라믹 물품을 형성하는 방법.
전면, 후면, 및 측면을 갖는 하우징;
상기 하우징 내에 적어도 부분적으로 있고, 적어도 컨트롤러, 메모리, 및 상기 하우징의 전면에 또는 전면에 인접한 디스플레이를 포함하는, 전기 부품; 및
상기 디스플레이 위에 배치된 청구항 1의 유리-세라믹 물품을 포함하는, 소비자 전자 장치.