TW202130593A - 具高中心張力之高破壞韌性玻璃 - Google Patents

具高中心張力之高破壞韌性玻璃 Download PDF

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夏琳瑪莉 史密斯
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Abstract

一種玻璃系製品的組成物，包含：從48莫耳%至75莫耳%的SiO2 ；從8莫耳%至40莫耳%的Al2 O3 ；從9莫耳%至40莫耳%的Li2O；從0莫耳%至3.5莫耳%的Na2 O；從9莫耳%至28莫耳%的R2 O，其中R為鹼金屬且R2 O至少包含Li2 O及Na2 O；從0莫耳%至10莫耳%的Ta2 O5 ；從0莫耳%至4莫耳%的ZrO2 ；從0莫耳%至4莫耳%的TiO2 ；從0莫耳%至3.5莫耳%的R′O，R′為選自Ca、Mg、Sr、Ba、Zn及前述者之組合中之金屬；及從0莫耳%至8莫耳%的RE2 O3 ，RE為選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu及前述者之組合中之稀土金屬。此玻璃可離子交換。R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 在從-8莫耳%至5莫耳%的範圍內。ZrO2 +TiO2 +SnO2 在從大於或等於0莫耳%至小於或等於2莫耳%的範圍內。組成物不含As2 O3 、Sb2 O3 及PbO。

Description

具高中心張力之高破壞韌性玻璃
本申請案依專利法主張2019年11月27日提申之美國臨時專利申請案第62/941375號之優先權權益，本申請案基於該美國臨時專利申請案的內容，且該美國臨時專利申請案的內容全文以引用方式併入本文。
大體而言，本說明書涉及了呈現出改良的損壞抗性之玻璃系製品，且更具體而言，涉及了具有高破壞韌性及高中心張力之玻璃及玻璃陶瓷製品，且所述玻璃及玻璃陶瓷製品可經離子交換強化。
玻璃被用於有高度可能受到損壞之各種產品（例如在攜帶式電子裝置、觸碰螢幕、掃描器、感測器、LIDAR設備及建築材料）中。玻璃破裂在這些應用中很常見。
因此，需要對破裂更具抗性之替代組成物。
根據第一態樣A1，一種玻璃系製品包括第一表面及與第一表面相對之第二表面，第一表面及第二表面界定厚度(t)，所述玻璃系製品由組成物形成。所述組成物包含：從大於或等於48莫耳%至小於或等於75莫耳%的SiO2 ；從大於或等於8莫耳%至小於或等於40莫耳%的Al2 O3 ；從大於或等於9莫耳%至小於或等於40莫耳%的Li2 O；從大於0莫耳%至小於或等於3.5莫耳%的Na2 O；從大於或等於9莫耳%至小於或等於28莫耳%的R2 O，其中R為鹼金屬，且R2 O至少包含Li2 O及Na2 O；從大於或等於0莫耳%至小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 ；從大於或等於0莫耳%至小於或等於4莫耳%的ZrO2 ；從大於或等於0莫耳%至小於或等於4莫耳%的TiO2 ；從大於或等於0莫耳%至小於或等於3莫耳%的ZnO；從大於或等於0莫耳%至小於或等於3.5莫耳%的R′O，其中R′為選自Ca、Mg、Sr、Ba、Zn及前述者之組合中之金屬；以及從大於或等於0莫耳%至小於或等於8莫耳%的RE2 O3 ，其中RE為選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu及前述者之組合中之稀土金屬。所述玻璃可離子交換以強化。R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 在從大於或等於‑8莫耳%至小於或等於5莫耳%的範圍內。ZrO2 +TiO2 +SnO2 在從大於或等於0莫耳%至小於或等於2莫耳%的範圍內。組成物不含As2 O3 、Sb2 O3 及PbO。
第二態樣A2包括根據第一態樣A1之玻璃系製品，其中玻璃系製品由離子交換強化，且玻璃系製品包含：從第一表面延伸至壓縮深度之壓縮應力區域，及從壓縮深度朝向第二表面延伸之拉伸應力區域，拉伸應力區域具有大於或等於175 MPa的最大中心張力。
第三態樣A3包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，其中拉伸應力區域具有從大於或等於175 MPa至小於或等於600 MPa的最大中心張力。
第四態樣A4包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，進一步包含大於0.7 MPa√m的破壞韌性。
第五態樣A5包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，進一步包含大於7 J/m2 的臨界應變能釋放率。
第六態樣A6包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，進一步包含大於70 GPa的楊氏模數。
第七態樣A7包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，包含從大於0莫耳%至小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 。
第八態樣A8包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，包含從大於0莫耳%至小於或等於8莫耳%的RE2 O3 。
第九態樣A9包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，其中RE2 O3 選自Y2 O3 、La2 O3 及前述者之組合，且其中玻璃系製品包含：從大於或等於0莫耳%至小於或等於7莫耳%的Y2 O3 及從大於或等於0莫耳%至小於或等於5莫耳%的La2 O3 。
第十態樣A10包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，包含從大於0莫耳%至小於或等於4莫耳%的TiO2 。
第十一態樣A11包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，包含從大於0莫耳%至小於或等於4莫耳%的ZrO2 。
第十二態樣A12包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，包含從大於0莫耳%至小於或等於3.5莫耳%的R′O。
第十三態樣A13包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，包含從大於0莫耳%至小於或等於3莫耳%的MgO。
第十四態樣A14包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，包含從大於0莫耳%至小於或等於3莫耳%的CaO。
第十五態樣A15包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，包含從大於或等於50莫耳%至小於或等於64莫耳%的SiO2 。
第十六態樣A16包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，包含從大於或等於16莫耳%至小於或等於24莫耳%的Al2 O3 。
第十七態樣A17包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，包含從大於或等於12莫耳%至小於或等於18莫耳%的R2 O。
第十八態樣A18包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，其中R2 O進一步包含K2 O。
第十九態樣A19包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，包含從大於0莫耳%至小於或等於3莫耳%的K2 O。
第二十態樣A20包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，其中R2 O–Al2 O3 –Ta2 O5 在從大於或等於-12莫耳%至小於或等於6莫耳%的範圍內。
第二十一態樣A21包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，其中R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 在從大於或等於-7莫耳%至小於或等於9莫耳%的範圍內。
第二十二態樣A22包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，其中Li2 O/R2 O在從大於或等於0.5至小於或等於1的範圍內。
第二十三態樣A23包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，其中Li2 O/(Al2 O3 +Ta2 O5 )在從大於或等於0.4至小於或等於1.5的範圍內。
第二十四態樣A24包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，進一步包含從大於或等於0莫耳%至小於或等於7莫耳%的B2 O3 。
第二十五態樣A25包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，進一步包含從大於或等於0莫耳%至小於或等於5莫耳%的P2 O5 。
第二十六態樣A26包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，進一步包含：從大於或等於0莫耳%至小於或等於3莫耳%的MgO；從大於或等於0莫耳%至小於或等於3莫耳%的CaO；從大於或等於0莫耳%至小於或等於3莫耳%的SrO；以及從大於或等於0莫耳%且小於或等於3莫耳%的BaO。
第二十七態樣A27包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，其中玻璃系製品由離子交換強化，且玻璃系製品包含大於或等於20 J/m2 之儲存的應變能。
第二十八態樣A28包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，其中玻璃系製品由離子交換強化，且玻璃系製品包含：從第一表面延伸至壓縮深度之壓縮應力區域，及從壓縮深度朝向第二表面延伸之拉伸應力區域，拉伸應力區域具有大於或等於175 MPa的最大中心張力，且玻璃系製品包含大於或等於7 J/m2 的臨界應變能釋放率。
第二十九態樣A29包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，其中臨界應變能釋放率與最大中心張力之算術乘積的值大於或等於2000 MPa·J/m2 。
第三十態樣A30包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，其中玻璃系製品由離子交換強化，且玻璃系製品包含：從第一表面延伸至壓縮深度之壓縮應力區域，及從壓縮深度朝向第二表面延伸之拉伸應力區域，拉伸應力區域具有大於或等於175 MPa的最大中心張力，且玻璃系製品包含大於0.7 MPa√m的破壞韌性。
第三十一態樣A31包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，其中破壞韌性與中心張力之算術乘積的值大於或等於200 MPa2 √m。
第三十二態樣A32包括根據前述任何態樣之玻璃系製品，其中玻璃系製品由離子交換強化，且玻璃系製品包含：從第一表面延伸至壓縮深度之壓縮應力區域，及從壓縮深度朝向第二表面延伸之拉伸應力區域，拉伸應力區域具有大於或等於175 MPa的最大中心張力，且玻璃系製品包含至少一種強化離子，該至少一種強化離子在430°C下進入玻璃系製品之擴散度以微米2 /小時為單位，中心張力與擴散度之算術乘積的值大於或等於50,000 MPa·微米2 /小時。
第三十三態樣A33包括玻璃系製品，玻璃系製品包含組成物，所述組成物包含SiO2 、Li2 O、Ta2 O5 及Al2 O3 ，Al2 O3 含量大於或等於12莫耳%。玻璃系製品由離子交換強化，且玻璃系製品包含：從第一表面延伸至壓縮深度之壓縮應力區域，及從壓縮深度朝向與第一表面相對之第二表面延伸之拉伸應力區域，拉伸應力區域具有大於或等於160 MPa的最大中心張力。
第三十四態樣A34包括第三十三態樣A33的玻璃系製品，其中Al2 O3 含量大於或等於14莫耳%的組成物。
第三十五態樣A35包括第三十三態樣A33或第三十四態樣A34的玻璃系製品，其中Al2 O3 含量大於或等於16莫耳%的組成物。
在隨後的具體實施方式中將闡述本文所述之玻璃製品之額外特徵及優勢，且本案所屬技術領域中具通常知識者將可根據該描述而部分理解額外特徵及優勢，或藉由實踐本文中（包括隨後的具體實施方式、申請專利範圍、及附隨圖式中）所描述的實施例而瞭解額外特徵及優勢。
應當理解，前面的一般說明和以下的詳細說明都描述了各種實施例，並且旨在提供用於理解所要求保護之標的的性質和特徵的概述或框架。包括了附圖以提供各種實施例的進一步理解，且將該等附圖併入此說明書且構成此說明書的一部分。該等附圖繪示本文中所述的各種實施例，且與說明書一起用來解釋所要求保護的標的的原理及操作。
現在將參照具有高破壞韌性及高中心張力且可由離子交換強化之玻璃系製品的各種實施例之細節。根據一個實施例，玻璃系製品包括第一表面及第二表面且由組成物形成，第二表面與第一表面相對，第一表面及第二表面界定厚度(t)。所述組成物包含：從大於或等於48莫耳%至小於或等於75莫耳%的SiO2 ；從大於或等於8莫耳%至小於或等於40莫耳%的Al2 O3 ；從大於或等於9莫耳%至小於或等於40莫耳%的Li2 O；從大於0莫耳%至小於或等於3.5莫耳%的Na2 O；從大於或等於9莫耳%至小於或等於28莫耳%的R2 O，其中R為鹼金屬且R2 O至少包含Li2 O及Na2 O；從大於或等於0莫耳%至小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 ；從大於或等於0莫耳%至小於或等於4莫耳%的ZrO2 ；從大於或等於0莫耳%至小於或等於4莫耳%的TiO2 ；從大於或等於0莫耳%至小於或等於3莫耳%；從大於或等於0莫耳%至小於或等於3.5莫耳%的R′O，其中R′為選自Ca、Mg、Zn及前述者之組合中之鹼土金屬；以及從大於或等於0莫耳%至小於或等於8莫耳%的RE2 O3 ，其中RE為選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu及前述者之組合中之稀土金屬。玻璃可離子交換以強化。R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 的總和在從大於或等於-8至小於或等於5的範圍內。ZrO2 +TiO2 +SnO2 在從大於或等於0莫耳%至小於或等於2莫耳%的範圍內。組成物不含As2 O3 、Sb2 O3 及PbO。將具體參照隨附圖式在本文中描述玻璃系製品的各種實施例及其性質。
如本文所用，以最廣義方式使用術語「玻璃系製品」及「玻璃系基板」，以包括全部或部分由玻璃及/或玻璃陶瓷製成的任何物體。玻璃系製品包括玻璃和非玻璃材料的層疊物、玻璃和聚合物的層疊物、玻璃和結晶材料的層疊物及玻璃-陶瓷（包括非晶相和晶相）。
在本文所述之組成物的實施例中，除非另有指明，否則以氧化物的莫耳百分數(莫耳%)指定構成組分(例如，SiO2 、Al2 O3 等)的濃度。
當用於描述組成物中特定構成組分的濃度及/或不存在時，術語「不含(free)」和「實質上不含」意指所述構成組分並非故意添加到組成物中。然而，作為污染物或雜質，組成物可含有小於0.05莫耳%的量之構成組分的痕量。
可藉由如離子交換來化學強化本文所述之玻璃系製品，且本文所述之玻璃系製品可呈現與已知的經強化玻璃製品不同的應力輪廓。在此揭示內容中，玻璃系基板未經強化，且玻璃系製品指的是已經過強化（例如，藉由離子交換）之玻璃系基板。在此製程中，在低於玻璃轉化溫度之溫度下，在玻璃系製品的表面處或附近之離子被具有相同價數或氧化態之較大離子取代或交換。不欲受任何特定理論束縛，咸信在玻璃系製品包含鹼鋁矽酸鹽玻璃的那些實施例中，玻璃的表面層中之離子和較大的離子為單價鹼金屬陽離子，如Li+ （當存在於玻璃系製品中）、Na+ 、K+ 、Rb+ 及Cs+ 。或者，在表面層中之單價陽離子可被鹼金屬陽離子以外之單價陽離子（如Ag+ 等）所取代。在此類實施例中，被交換進入玻璃系基板內之單價離子（或陽離子）在所得的玻璃系製品中產生應力。
範例經離子交換玻璃製品200的剖面圖示於第1A圖，且藉由離子交換獲得之典型應力輪廓示於第1B圖。經離子交換玻璃製品200包括第一表面201A、第二表面201B及介於第一表面201A與第二表面201B之間的厚度t1 。在一些實施例中，經離子交換玻璃製品200可呈現如下文所界定之壓縮應力，壓縮應力從第一表面201A往如下文所界定之壓縮深度230A減小，直到其抵達具有最大中心張力之中心張力區域220。因此，在一些實施例中，中心張力區域220從壓縮深度230A朝向玻璃製品200的第二表面201B延伸。類似地，經離子交換玻璃製品200呈現之壓縮應力210B從第二表面201B往壓縮深度230B減小，直到其到達具有最大中心張力之中心張力區域220為止。因此，中心張力區域220從壓縮深度230B朝向第一表面201A延伸，致使中心張力區域220設置於壓縮深度230B與壓縮深度230A之間。經離子交換玻璃製品200中的應力輪廓可有各種配置。舉例而言，但不以此為限，應力輪廓可與誤差函數類似，如第1B圖中描繪之應力輪廓。然而，應理解的是，其他形狀是可預期且可能的，包括拋物線應力輪廓（如，第8圖所描繪者）等。
通常藉由將玻璃系基板浸入熔融鹽浴（或兩個或更多個熔融鹽浴）中以執行離子交換製程，所述熔融鹽浴含有較大離子以與玻璃系基板中之較小離子交換。應注意的是，也可使用水性鹽浴(aqueous salt bath)。此外，(多個)浴的組成物可包括超過一個種類的較大離子（如，Na+及K+）或單一種較大離子。本案所屬技術領域中具通常知識者將能理解，用於離子交換製程之參數包括，但不限於：浴組成物及溫度、浸入時間、玻璃系製品浸入鹽浴(或多個浴)中之次數、多個鹽浴的使用、諸如退火、洗滌等額外步驟，通常由玻璃系製品的組成物（包括製品的結構及存在的任何晶相）及從強化所得之玻璃系製品的如下文所界定之期望壓縮深度和壓縮應力來決定。舉例而言，可藉由將玻璃系基板浸入至少一個含有鹽（例如，但不限於：較大鹼金屬離子的硝酸鹽、硫酸鹽及氯化物）之熔融浴來實現玻璃系基板的離子交換。典型的硝酸鹽包括KNO3 、NaNO3 、LiNO3 及前述者之組合。在一或多個實施例中，也可在有或無硝酸鹽的情況下使用NaSO4 。熔融鹽浴的溫度通常在約370°C上至約480°C的範圍內，同時浸入時間的範圍在約15分鐘上達約100小時，取決於玻璃厚度、浴溫度和玻璃（或單價離子）擴散度。然而，也可以使用與上述不同的溫度和浸入時間。
在一或多個實施例中，可將玻璃系基板浸入溫度為約370°C至約480°C之100%的NaNO3 之熔融鹽浴內。在一些實施例中，可將玻璃系基板浸入包括從約5%至約90%的KNO3 和從約10%至約95%的NaNO3 之熔融混合鹽浴內。在一些實施例中，可將玻璃系基板浸入包括Na2 SO4 和NaNO3 且具有較寬的溫度範圍（如，達約500°C）之熔融混合鹽浴內。在一或多個實施例中，在浸入第一浴之後，可將玻璃系製品浸入第二浴中。浸入第二浴可包括浸入包括100%的KNO3 之熔融鹽浴內達15分鐘至8小時。
在一或多個實施例中，可將玻璃系基板浸入具有小於約420°C（如，約400°C或約380°C）的溫度之包括NaNO3 和KNO3 （如，49%/51%、50%/50%、51%/49%）的熔融混合鹽浴內達少於約5小時，或甚至約4小時或更少。
可調整離子交換條件，以提供「尖峰(spike)」或增加所產生之玻璃系製品的表面處或表面附近之應力輪廓的斜率。由於本文所述之玻璃系製品中所用之玻璃組成物的獨特性質之故，可由單一離子交換浴或多個浴來實現此尖峰，其中所述(多個)浴具有單一組成物或混合組成物。
如本文所用，「DOC」或「壓縮深度」指稱玻璃系製品內的應力從壓縮改變成拉伸應力的深度。在DOC處，應力從負(壓縮)應力變成正(拉伸)應力。
如本文所用，術語「化學深度」、「層的化學深度(chemical depth of layer)」及「化學層的深度(depth of chemical layer)」可互換使用並指稱金屬氧化物或鹼金屬氧化物的離子(如，金屬離子或鹼金屬離子)擴散進入玻璃系製品內之深度，及離子濃度達到最小值之深度，如由電子探針微分析儀(Electron Probe Micro-Analysis；EPMA)或輝光放電-光學放射光譜儀(Glow Discharge-Optical Emission Spectroscopy；GD-OES)所測定。具體而言，可使用EPMA或GD-OES來測定Na2 O擴散或Na+離子濃度的深度，或K2 O擴散或K+離子濃度的深度。
根據本領域中通常使用的慣例，除非另有具體指名，否則壓縮係表示為負（＜0）應力，而拉伸係表示為正（＞0）應力。然而，在整份說明書中，就壓縮應力CS而言，無需考慮正值或負值來給定，即，如本文所記載，CS=|CS|。
以表面應力計(surface stress meter；FSM)來測量CS，FSM使用市售儀器，如由Orihara Industrial Co., Ltd. (日本)製造之FSM-6000。表面應力測量依賴於與玻璃的雙折射有關的應力光學係數(stress optical coefficient；SOC)的精確測量。可使用根據ASTM標準C770-16 (2016)，標題為「Standard Test Method for Measurement of Glass Stress-Optical Coefficient」之圓盤法(disc method)來測量SOC，所述ASTM標準C770-16 (2016)之內容以全文引用方式併入本文。修飾包括使用厚度為5至10 mm且直徑為12.7 mm的玻璃圓盤作為樣品，其中圓盤為等向且均質的，且核心有鑽孔，而兩面經拋光且平行。
使用折射近場(refracted near-field；RNF)法或散射光偏振鏡(scattered light polariscope；SCALP)來測量DOC及最大中心張力（或「最大CT」）值。兩者均可用於測量應力輪廓。當利用RNF法時，利用SCALP提供之最大CT值。具體而言，由RNF測量的應力輪廓經力平衡並依SCALP測量所提供之最大CT值作校準。RNF法描述於名稱為「Systems and methods for measuring a profile characteristic of a glass sample」之美國專利第8,854,623號，其以全文引用方式併入本文。具體而言，RNF法包括以下步驟：將玻璃系製品置於參考塊鄰近處；產生偏振切換光束(其以1 Hz與50 Hz之間的速率在正交偏振之間切換)；測量偏振切換光束中之功率量並產生偏振切換參考訊號，其中在各正交偏振中測得的功率量在彼此的50%內。所述方法還包括以下步驟：將偏振切換光束穿過玻璃樣品和參考塊透射到玻璃樣品中的不同深度，然後使用中繼光學系統(relay optical system)將透射的偏振切換光束中繼到訊號光電檢測器，而訊號光電檢測器產生偏振切換檢測器訊號。所述方法還包括以下步驟：將檢測器訊號除以參考訊號以形成常態化的檢測器訊號，並從常態化的檢測器訊號確定玻璃樣品的分佈特徵。接著使RNF輪廓平滑化。如上所述，FSM技術用於表面CS和表面附近的CS區域中之應力輪廓的斜率。
此揭示內容記載之破壞韌性K1C 值指的是由V形缺口短棒(chevron notched short bar；CNSB)法所測量的值，所述V形缺口短棒法揭示於Reddy, K. P. R等人之「使用V形缺口樣品之玻璃及陶瓷材料之破壞韌性測量(Fracture Toughness Measurement of Glass and Ceramic Materials Using Chevron-Notched Specimens)」，J. Am. Ceram. Soc.，71 [6]，C-310-C-313 (1988)中，不同之處在於使用Bubsey, R. T.等人之「基於實驗順應性測量之V型缺口短棒和短桿樣品的裂紋口位移和應力強度因子的閉式表達式(Closed-Form Expressions for Crack-Mouth Displacement and Stress Intensity Factors for Chevron-Notched Short Bar and Short Rod Specimens Based on Experimental Compliance Measurements)」，NASA Technical Memorandum 83796，pp. 1-30 (October 1992)的公式5來計算Y*m 。
根據ASTM C693-93 (2019)，藉由減浮法(buoyancy method)測定密度。
此揭示內容中記載之楊氏模數E、帕松比及剪切模數值指的是由標題為「Standard Test Method for Young’s Modulus, Shear Modulus, and Poisson’s Ratio for Glass and Glass-Ceramics」的ASTM C623-92 (2015)中闡述之共振超聲頻譜技術所測量的值。
如本文所用，術語「比模數」意指楊氏模數除以密度的值。
如本文所用，術語「帕松比」意指在如本文所述之可彈性拉伸的玻璃系製品之樣品中，橫向測量的比例減少對長度的比例增加之比值。
可根據以下公式(I)計算儲存的應變能Σ0 ：
Figure 02_image001
(I) 其中ν為帕松比，Emod 為楊氏模數(以MPa計)，σ為應力(以MPa計)，z* = 0.5t´，z為深度，且t´為僅拉伸區域的厚度(以微米計)（即，在第1B圖中介於壓縮深度230A與壓縮深度230B之間的區域之厚度）。
根據以下公式(II)計算臨界應變能釋放率G1C ：
Figure 02_image003
(II) 其中K1C 為破壞韌性且E為楊氏模數。G1C 通常以J/m2 為單位來記錄。
除非另有說明，否則熱膨脹係數(CTE)以10−7 /°C表示，並表示在約20°C至約300°C的溫度範圍內測得之平均值。
如本文所用，術語「應變點」及「Tstrain 」指玻璃組成物的黏度為3x1014.7 泊之溫度。
如本文所用，術語「退火點」意指玻璃組成物的黏度為1x1013.2 泊之溫度。
如本文所用，術語「軟化點」意指玻璃組成物的黏度為1x107.6 泊的溫度。
根據束彎折黏度(beam bending viscosity)法測量應變點和退火點，束彎折黏度法根據標題為「Standard Test Method for Annealing Point and Strain Point of Glass by Beam Bending」之ASTM C598-93 (2019)測量從1012 泊至1014 泊之無機玻璃的黏度作為溫度的函數，所述ASTM C598-93 (2019)之全文以引用方式併入本文。
根據平行板黏度(parallel plate viscosity)法測量軟化點，平行板黏度法根據標題為「Standard Test Method for Measurement of Viscosity of Glass Between 104 Pa·s and 108 Pa·s by Viscous Compression of a Solid Right Cylinder」與ASTM C1351M-96 (2017)類似地測量從107 泊至109 泊之無機玻璃的黏度作為溫度的函數，所述ASTM C1351M-96 (2017)之全文以引用方式併入本文。
如本文所用，術語「液相黏度」指的是液相溫度下之熔融玻璃的黏度，其中術語「液相溫度」指的是隨著熔融玻璃從熔化溫度冷卻下來而首次出現結晶之溫度（或隨著溫度從室溫升高時最後一個結晶熔化之溫度）。通常，本文所述之玻璃系製品（或用於形成此類製品之組成物）具有小於約100千泊(kP)之液相黏度。在一些實施例中，玻璃系製品（或用於形成此類製品之組成物）呈現之液相黏度小於約80 kP、小於約60 kP、小於約40 kP、小於約30 kP、小於約20 kP，或甚至小於約10 kP（如，在從約0.5 kP至約10 kP的範圍內）。藉由以下方法測定液相黏度。首先，根據標題為「Standard Practice for Measurement of Liquidus Temperature of Glass by the Gradient Furnace Method」之ASTM C829-81 (2015)測量玻璃的液相溫度。接著，根據標題為「Standard Practice for Measuring Viscosity of Glass Above the Softening Point」之ASTM C965-96(2017)測量液相溫度下之玻璃的黏度，所述ASTM C829-81 (2015)及ASTM C965-96(2017)之全文以引用方式併入本文。
可在本文中將範圍表示為從「約」一個特定值及/或至「約」另一個特定值。當表示這樣的範圍時，另一個實施例包括從一個特定值及/或至另一特定值。類似地，當藉由使用先行詞「約」將值表示為近似值時，將理解到特定值形成另一個實施例。還應理解的是，每個範圍的端點相對於另一個端點以及獨立於另一個端點都是重要的。
如本文所用之方向性術語，例如上、下、右、左、前、後、頂部、底部，僅參考所繪示之圖式進行，且不欲暗示絕對取向。
除非另有明確表明，否則不意欲將本文中所闡述的任何方法解讀為需要其步驟用特定的順序執行，也不意欲在使用任何裝置的情況下需要特定的定向。因此，若一個方法請求項實際上並未記載要由其步驟依循的順序，或任何裝置請求項實際上並未記載個別部件的順序或定向，或在請求項或說明書中未另有具體表明步驟要受限於特定的順序，或未記載裝置的部件的特定順序或定向，則絕不意欲在任何方面推斷順序或定向。此對於用於解譯的任何可能的非明示基礎都是如此，包括：針對步驟、操作流程、部件順序、或部件定向的佈置的邏輯事項；推導自文法組織或標點符號的一般意義；及說明書中所述的實施例的數量或類型。
如本文中所用的，單數形式「一個(a/an)」及「該」包括了複數的指涉對象，除非上下文另有清楚指示。例如，因此對於「一部件」的指稱包括了具有兩個或更多個此類部件的態樣，除非上下文另有清楚指示。
反覆掉落在破壞性表面上而仍能保全之玻璃製品非常適合需要堅固部件之應用，例如用於電子裝置的觸碰螢幕。形成一些具有優異耐破裂性之玻璃基板或玻璃製品，以避免破裂時形成大量碎片。舉例而言，可形成玻璃製品，使得當玻璃製品以足夠使玻璃製品破裂成多個小片之力遭受物品的點撞擊或掉落到固體表面上時能呈現大於約5個玻璃製品碎片/cm2 之碎片化密度。儲存的應變能(stored strain energy；SSE)可作為玻璃基板或玻璃製品具有理想的碎片化模式之指示。舉例而言，具有大於約20 J/m2 或甚至大於約24 J/m2 的儲存的應變能之玻璃基板或玻璃製品可呈現大於約5個碎片/cm2 的碎片化密度。
然而，因為現在許多觸碰螢幕被直接層疊至顯示器而無氣隙(air gap)，所以高度可碎片化玻璃現在可用於具有高破裂可能性之許多應用，如安裝在裝置顯示器上之觸碰螢幕。有鑑於此，因為層壓所以較不可能有顆粒射出。因此，如下文更充分描述的，與不易碎的玻璃相比，高度易碎的玻璃可以提供更好的掉落表現及更少顆粒射出之更理想的破裂模式。
本文揭示之玻璃系製品包含能減輕上述問題之玻璃組成物。具體而言，玻璃組成物能夠實現應力輪廓和相對高的中心張力、儲存的應變能、破壞韌性及臨界應變能釋放率，使得由所述組成物製成的玻璃系製品相較於先前已知的製品提供增強的掉落表現。
在一或多個實施例中，SiO2 是玻璃組成物的最大成分，因此是所得之玻璃網絡的主要成分。也就是說，SiO2 是主要玻璃形成氧化物。SiO2 可增進玻璃的黏度（應變、退火及軟化點還有液相溫度下的黏度），繼而可增強玻璃的成形並可降低CTE。因此，通常期望高SiO2 濃度。但是，若SiO2 的含量過高，則玻璃的成形性會降低，因為較高濃度的SiO2 增加了玻璃熔化、軟化和模製的難度，繼而不利地影響玻璃的成形性。若SiO2 含量過高或過低，則液相溫度可能升高，這可能也降低成形性。
在實施例中，組成物可包括大於或等於48莫耳%的量之SiO2 。SiO2 的量可小於或等於77莫耳%。因此，在組成物的實施例中，組成物可包含大於或等於48莫耳%且小於或等於77莫耳%的量之SiO2 。在實施例中，組成物中之SiO2 的量的下限可為：大於或等於48莫耳%、大於或等於49莫耳%、大於或等於50莫耳%、大於或等於51莫耳%、大於或等於52莫耳%、大於或等於53莫耳%、大於或等於54莫耳%、大於或等於55莫耳%、大於或等於56莫耳%、大於或等於57莫耳%、大於或等於58莫耳%、大於或等於59莫耳%，或甚至大於或等於60莫耳%。在實施例中，組成物中之SiO2 的量的上限可為：小於或等於77莫耳%、小於或等於76莫耳%、小於或等於75莫耳%、小於或等於74莫耳%、小於或等於73莫耳%、小於或等於72莫耳%、小於或等於71莫耳%、小於或等於70莫耳%、小於或等於69莫耳%、小於或等於68莫耳%、小於或等於67莫耳%、小於或等於66莫耳%、小於或等於65莫耳%、小於或等於64莫耳%、小於或等於63莫耳%、小於或等於62莫耳%，或甚至小於或等於61莫耳%。應理解的是，組成物中之SiO2 的量可以在由本文所述之SiO2 的下限中之任一者與SiO2 的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，在實施例中，組成物可包括大於或等於48莫耳%且小於或等於77莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於49莫耳%且小於或等於77莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於50莫耳%且小於或等於77莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於51莫耳%且小於或等於77莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於52莫耳%且小於或等於77莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於53莫耳%且小於或等於77莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於48莫耳%且小於或等於75莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於49莫耳%且小於或等於75莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於50莫耳%且小於或等於75莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於51莫耳%且小於或等於75莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於52莫耳%且小於或等於75莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於53莫耳%且小於或等於75莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於50莫耳%且小於或等於64莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於48莫耳%且小於或等於64莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於49莫耳%且小於或等於63莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於50莫耳%且小於或等於62莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於51莫耳%且小於或等於61莫耳%的SiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於58莫耳%且小於或等於65莫耳%的SiO2 。
在一或多個實施例中，組成物包括Al2 O3 。Al2 O3 可作為有條件的網絡成形劑和改質劑二者。儘管無意受到任何特定理論的束縛，但咸信Al2 O3 結合玻璃網絡中之鹼金屬氧化物，從而增加了玻璃的黏度。Al2 O3 可能影響所得玻璃之鹼擴散度、楊氏模數及破壞韌性。當Al2 O3 含量接近整體鹼金屬氧化物含量時，可能使離子交換率及最大離子交換應力最大化。亦咸信Al2 O3 可有助於具有低CTE及改善的剛性之穩定製品。但是，對組成物過量添加Al2 O3 也可能增加玻璃的軟化點並升高液相溫度，這可能不利地影響組成物的成形性。
在實施例中，組成物可包括大於或等於5莫耳%之量的Al2 O3 。Al2 O3 的量可小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物可包括大於或等於8莫耳%的量之Al2 O3 。Al2 O3 的量可小於或等於40莫耳%。若Al2 O3 含量過低，則離子交換應力、黏度及破壞韌性可能全都過低。但是，若Al2 O3 含量過高，則液相溫度可能過高且玻璃可能結晶。因此，在組成物的實施例中，組成物可包含大於或等於5莫耳%且小於或等於28莫耳%的量之Al2 O3 。在實施例中，組成物可包含大於或等於8莫耳%且小於或等於40莫耳%的量之Al2 O3 。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量之下限可為：大於或等於5莫耳%、大於或等於6莫耳%、大於或等於7莫耳%、大於或等於8莫耳%、大於或等於9莫耳%、大於或等於10莫耳%、大於或等於11莫耳%、大於或等於12莫耳%、大於或等於13莫耳%、大於或等於14莫耳%、大於或等於15莫耳%、大於或等於16莫耳%、大於或等於17莫耳%、大於或等於18莫耳%、大於或等於19莫耳%，或甚至大於或等於20莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量之上限可為：小於或等於40莫耳%、小於或等於35莫耳%、小於或等於30莫耳%、小於或等於28莫耳%、小於或等於27莫耳%、小於或等於26莫耳%、小於或等於25莫耳%、小於或等於24莫耳%、小於或等於23莫耳%、小於或等於22莫耳%、小於或等於21莫耳%、小於或等於19莫耳%、小於或等於18莫耳%、小於或等於17莫耳%，或甚至小於或等於16莫耳%。應理解的是，組成物中之Al2 O3 的量可以在由本文所述之Al2 O3 的下限中之任一者與Al2 O3 的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，組成物可包括大於或等於5莫耳%且小於或等於28莫耳%之量的Al2 O3 。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於5莫耳%且小於或等於27莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於5莫耳%且小於或等於26莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於5莫耳%且小於或等於25莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於6莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於7莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於8莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於9莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於10莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於10莫耳%且小於或等於27莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於16莫耳%且小於或等於24莫耳%。在實施例中，組成物可包括大於或等於8莫耳%且小於或等於40莫耳%的量之Al2 O3 。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於8莫耳%且小於或等於35莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於8莫耳%且小於或等於30莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於8莫耳%且小於或等於25莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於9莫耳%且小於或等於40莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於10莫耳%且小於或等於40莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於11莫耳%且小於或等於40莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於12莫耳%且小於或等於40莫耳%。在實施例中，組成物中之Al2 O3 的量大於或等於13莫耳%且小於或等於40莫耳%。
組成物也可包括一或多種鹼金屬氧化物。在本文中，將所有鹼金屬氧化物的總和(以莫耳%計)表示為R2 O。具體而言，R2 O為存在於組成物中之Li2 O (莫耳%)、Na2 O (莫耳%)、K2 O (莫耳%)、Rb2 O (莫耳%)及Cs2 O (莫耳%)的總和。不欲受任何特定理論束縛，咸信鹼金屬氧化物有助於降低軟化點，從而抵銷了由於組成物中之SiO2 的量導致之組成物的軟化點之升高。藉由在組成物中包括鹼金屬氧化物的組合(如，兩種或更多種鹼金屬氧化物)，可進一步增進軟化點的降低，這種現象被稱為「混合鹼效應(mixed alkali effect)」。此外，R2 O的存在使得能夠藉由離子交換來化學強化。因為最大CT取決於可經離子交換進入玻璃之鹼的量，所以在一些實施例中，組成物可具有至少10莫耳%的R2 O。
在實施例中，組成物中之鹼金屬氧化物的量(即，R2 O的量)可大於或等於5莫耳%且小於或等於28莫耳%。若R2 O含量過低，則交換的離子太少，且離子交換後所得之應力太低。但是，若R2 O含量過高，則玻璃可能變得不穩定，可能脫玻(devitrify)，且可能呈現出較差的化學耐久性。在實施例中，組成物中之R2 O的量之下限可為：大於或等於5莫耳%、大於或等於6莫耳%、大於或等於7莫耳%、大於或等於8莫耳%、大於或等於9莫耳%、大於或等於10莫耳%、大於或等於11莫耳%、大於或等於12莫耳%、大於或等於13莫耳%、大於或等於14莫耳%、大於或等於15莫耳%，或甚至大於或等於16莫耳%。在實施例中，組成物中之R2 O的量之上限可為：小於或等於28莫耳%、小於或等於27莫耳%、小於或等於26莫耳%、小於或等於25莫耳%、小於或等於24莫耳%、小於或等於23莫耳%、小於或等於22莫耳%、小於或等於21莫耳%、小於或等於20莫耳%、小於或等於19莫耳%、小於或等於18莫耳%，或甚至小於或等於17莫耳%。應理解的是，組成物中之R2 O的量可以在由本文所述之R2 O的下限中之任一者與R2 O的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，組成物可包括大於或等於5莫耳%且小於或等於28莫耳%的量之R2 O。在實施例中，組成物中之R2 O的量大於或等於5莫耳%且小於或等於27莫耳%。在實施例中，組成物中之R2 O的量大於或等於5莫耳%且小於或等於26莫耳%。在實施例中，組成物中之R2 O的量大於或等於5莫耳%且小於或等於25莫耳%。在實施例中，組成物中之R2 O的量大於或等於6莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之R2 O的量大於或等於7莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之R2 O的量大於或等於7莫耳%且小於或等於25莫耳%。在實施例中，組成物中之R2 O的量大於或等於8莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之R2 O的量大於或等於9莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之R2 O的量大於或等於10莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之R2 O的量大於或等於11莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之R2 O的量大於或等於12莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之R2 O的量大於或等於13莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之R2 O的量大於或等於12莫耳%且小於或等於18莫耳%。
在實施例中，R2 O至少包括Li2 O。不欲受任何特定理論束縛，咸信Li2 O有助於提高玻璃系製品的剛性、破壞韌性、臨界應變釋放率及楊氏模數。此外，Li+ 在玻璃基質中具有高擴散度，使得當Na+ 與玻璃中之Li+ 進行離子交換時，厚度小於1 mm的樣品之離子交換時間少於24小時。
在組成物的實施例中，組成物中可存在大於或等於5莫耳%的量之Li2 O。組成物中之Li2 O的量可小於或等於28莫耳%。在實施例中，Li2 O可以大於或等於9莫耳%的量存在於組成物中。組成物中之Li2 O的量可小於或等於40莫耳%。若Li2 O過低，則離子交換可用的離子太少，且離子交換後所得之應力太低。但是，若Li2 O含量過高，則玻璃可能不穩定，可能呈現過低的液相黏度，且可能具有較差的化學耐久性。因此，組成物中之Li2 O的量可大於或等於5莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量可大於或等於9莫耳%且小於或等於40莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量之下限可為：大於或等於5莫耳%、大於或等於6莫耳%、大於或等於7莫耳%、大於或等於8莫耳%、大於或等於9莫耳%、大於或等於10莫耳%、大於或等於11莫耳%、大於或等於12莫耳%、大於或等於13莫耳%、大於或等於14莫耳%、大於或等於15莫耳%、大於或等於16莫耳%，或甚至大於或等於17莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量之上限可為：小於或等於40莫耳%、小於或等於35莫耳%、小於或等於30莫耳%、小於或等於28莫耳%、小於或等於27莫耳%、小於或等於26莫耳%、小於或等於25莫耳%、小於或等於24莫耳%、小於或等於23莫耳%、小於或等於22莫耳%、小於或等於21莫耳%、小於或等於20莫耳%、小於或等於19莫耳%，或甚至小於或等於18莫耳%。應理解的是，組成物中之Li2 O的量可以在由本文所述之Li2 O的下限中之任一者與Li2 O的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，組成物可包括大於或等於5莫耳%且小於或等於28莫耳%的量之Li2 O。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於5莫耳%且小於或等於27莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於5莫耳%且小於或等於26莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於5莫耳%且小於或等於25莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於5莫耳%且小於或等於24莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於6莫耳%且小於或等於28莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於6莫耳%且小於或等於27莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於6莫耳%且小於或等於26莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於7莫耳%且小於或等於26莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於8莫耳%且小於或等於25莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於9莫耳%且小於或等於24莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於10莫耳%且小於或等於23莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於11莫耳%且小於或等於22莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於12莫耳%且小於或等於21莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於13莫耳%且小於或等於20莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於14莫耳%且小於或等於19莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於15莫耳%且小於或等於18莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於12莫耳%且小於或等於17莫耳%。在實施例中，組成物可包括大於或等於9莫耳%且小於或等於40莫耳%的量之Li2 O。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於9莫耳%且小於或等於35莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於9莫耳%且小於或等於30莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於10莫耳%且小於或等於40莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於10莫耳%且小於或等於35莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於10莫耳%且小於或等於30莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於11莫耳%且小於或等於40莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於12莫耳%且小於或等於35莫耳%。在實施例中，組成物中之Li2 O的量大於或等於13莫耳%且小於或等於30莫耳%。
為了進行離子交換，至少一種相對較小的鹼金屬氧化物離子(如，Li+ 或Na+ )與來自離子交換介質之較大的鹼離子(如，K+ )交換。一般來說，三種最常見的離子交換類型是：Na+ -對-Li+ 、K+ -對-Li+ 及K+ -對-Na+ 。第一種類型，Na+ -對-Li+ ，生產之製品的層深度較大但壓縮應力較小。第二種類型，K+ -對-Li+ ，生產之製品的層深度較小但壓縮應力較大。第三種類型，K+ -對-Na+ ，生產之製品具有中等的層深度及壓縮應力。
在組成物的實施例中，鹼金屬氧化物(R2 O)包括Na2 O。如本文所述，添加諸如Na2 O的鹼金屬氧化物降低了軟化點，從而抵銷了由於組成物中之SiO2 所致之組成物的軟化點的升高。少量的Na2 O及K2 O也可能有助於降低玻璃的液相溫度。但是，若Na2 O的量過高，則組成物的熱膨脹係數會變得過高，這是不期望的。若Na2 O或K2 O含量過高，則最大可達成應力可能會太低，因為應力會隨著玻璃中可與玻璃外部之較大離子交換之小離子的數量變化。
在實施例中，組成物可實質上不含Na2 O。在實施例中，組成物可不含Na2 O。在組成物包括Na2 O之實施例中，存在於組成物中之Na2 O的量可大於0莫耳%，以改善組成物的成形性並提升離子交換的速率。組成物中之Na2 O的量可小於或等於7莫耳%，使得熱膨脹係數不會超乎期望地高。因此，在包括Na2 O之組成物的實施例中之Na2 O的量大於0莫耳%且小於或等於7莫耳%。在此類實施例中，組成物中之Na2 O的量之下限可為：大於0莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於2莫耳%、大於或等於2.5莫耳%、大於或等於3莫耳%，或甚至大於或等於3.5莫耳%。在實施例中，組成物中之Na2 O的量之上限可為：小於或等於7莫耳%、小於或等於6.5莫耳%、小於或等於6莫耳%、小於或等於5.5莫耳%、小於或等於5莫耳%、小於或等於4.5莫耳%、小於或等於4莫耳%，或甚至小於或等於3.5莫耳%。應理解的是，組成物中之Na2 O的量可以在由本文所述之Na2 O的下限中之任一者與Na2 O的上限中之任一者所形成之範圍內。在實施例中，組成物中之Na2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於3.5莫耳%。
舉例而言，但不以此為限，包括Na2 O之組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於7莫耳%的量之Na2 O。在實施例中，組成物中之Na2 O的量大於0莫耳%且小於或等於6.5莫耳%。在實施例中，組成物中之Na2 O的量大於0莫耳%且小於或等於6莫耳%。在實施例中，組成物中之Na2 O的量大於0莫耳%且小於或等於5.5莫耳%。在實施例中，組成物中之Na2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之Na2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於6.5莫耳%。在實施例中，組成物中之Na2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於6莫耳%。在實施例中，組成物中之Na2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於5.5莫耳%。在實施例中，組成物中之Na2 O的量大於0莫耳%且小於或等於3.5莫耳%。在實施例中，組成物中之Na2 O的量大於0.5莫耳%且小於或等於3.5莫耳%。在實施例中，組成物中之Na2 O的量大於或等於1莫耳%且小於或等於3.5莫耳%。在實施例中，組成物中之Na2 O的量大於或等於1.5莫耳%且小於或等於3.5莫耳%。
組成物中鹼金屬氧化物可視情況包括K2 O。類似Na2 O，添加K2 O降低了組成物的軟化點，從而抵銷了由於組成物中之SiO2 所致之組成物的軟化點的升高。但是，若K2 O的量過高，則離子交換應力將變低，且組成物的熱膨脹係數變得過高，這是不期望的。因此，期望限制存在於組成物中之K2 O的量。
在實施例中，組成物可實質上不含K2 O。在實施例中，組成物可不含K2 O。在鹼金屬氧化物包括K2 O的實施例中，K2 O可以大於0莫耳%的量存在於組成物中，如大於或等於0.5或甚至大於或等於1莫耳%，以有助於改善組成物的成形性。當存在時，K2 O的量小於或等於3莫耳%或甚至小於或等於2莫耳%，使得熱膨脹係數不會不理想地高。因此，在組成物包括K2 O之實施例中，K2 O的量可大於0莫耳%且小於或等於3莫耳%或甚至大於或等於0莫耳%且小於或等於2莫耳%。在此類實施例中，組成物中之K2 O的量之下限可為：大於0莫耳%、大於或等於0.25莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於0.75莫耳%，或甚至大於或等於1莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量之上限可為：小於或等於3莫耳%、小於或等於2.5莫耳%、小於或等於2莫耳%、小於或等於1.75莫耳%、小於或等於1.5莫耳%、小於或等於1.25莫耳%，或甚至小於或等於1莫耳%。應理解的是，組成物中之K2 O的量可以在由本文所述之K2 O的下限中之任一者與K2 O的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，具有K2 O之組成物可包括大於0莫耳%至小於或等於2莫耳%的量之K2 O。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.25莫耳%且小於或等於1.75莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於1.5莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.75莫耳%且小於或等於1.25莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量約1莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.25莫耳%且小於或等於1.5莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.25莫耳%且小於或等於1.25莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.25莫耳%且小於或等於1莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於1.75莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於1.5莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於1.25莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於1莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0莫耳%且小於或等於1莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於0莫耳%至小於或等於3莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.25莫耳%且小於或等於2.5莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.75莫耳%且小於或等於1.5莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量約1莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.25莫耳%且小於或等於2莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.25莫耳%且小於或等於1.5莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.25莫耳%且小於或等於1莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於3莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2.5莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2莫耳%。在實施例中，組成物中之K2 O的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於1.5莫耳%。
對組成物添加Ta2 O5 可降低液相溫度且可增加破壞韌性、楊氏模數、密度、折射係數、離子交換率及離子交換應力。在實施例中，組成物可實質上不含Ta2 O5 。在實施例中，組成物可不含Ta2 O5 。在組成物包括Ta2 O5 之實施例中，存在於組成物中之Ta2 O5 的量之下限可為：大於0莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於2莫耳%、大於或等於2.5莫耳%、大於或等於3莫耳%、大於或等於3.5莫耳%、大於或等於4莫耳%、大於或等於4.5莫耳%，或甚至大於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之Ta2 O5 的量之上限可為：小於或等於10莫耳%、小於或等於9.5莫耳%、小於或等於9莫耳%、小於或等於8.5莫耳%、小於或等於8莫耳%、小於或等於7.5莫耳%、小於或等於7莫耳%、小於或等於6.5莫耳%、小於或等於6莫耳%，或甚至小於或等於5.5莫耳%。應理解的是，組成物中之Ta2 O5 的量可以在由本文所述之Ta2 O5 的下限中之任一者與Ta2 O5 的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於10莫耳%之量的Ta2 O5 。若Ta2 O5 含量過高，則液相溫度可能升高，且玻璃可能變得不穩定且結晶。Ta2 O5 也可能增加組成物的成本。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於9.5莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於9莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於8.5莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於8莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於7.5莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於7莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於6.5莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於6莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於5.5莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.5莫耳%且小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於或等於2莫耳%且小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於或等於2.5莫耳%且小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於或等於3莫耳%且小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於或等於3.5莫耳%且小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於或等於4莫耳%且小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於4.5莫耳%且小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 。在實施例中，組成物可包括大於5莫耳%且小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 。
組成物可進一步包含一或多種額外金屬氧化物，以進一步改善本文所述之玻璃系製品的各種性質。具體而言，已發現到，添加TiO2 及ZrO2 中之至少一者可進一步增加楊氏模數、破壞韌性及離子交換應力。但是，一旦TiO2 +ZrO2 含量超過6莫耳%，液相溫度可能升高，且玻璃可能變得不穩定且容易結晶。亦已發現到，添加TiO2 及ZrO2 中之至少一者有利地降低了組成物的平均熱膨脹係數。不欲受理論束縛，咸信添加TiO2 及ZrO2 中之至少一者藉由增進組成物中之Al2 O3 的功能性而改善玻璃的性質。舉例來說，在化學耐久性方面，咸信對組成物添加Al2 O3 減少了組成物中之非橋接氧的量，進而改善了玻璃的化學耐久性。但是，已發現到，若組成物中之Al2 O3 的量過高，則會降低組成物對酸侵蝕的抵抗力。現在已發現到，除了Al2 O3 之外，包括TiO2 及ZrO2 中之至少一者減少了組成物中之非橋接氧的量，進而改善了玻璃的化學耐久性，使其超過單獨添加Al2 O3 所能達成的化學耐久性。
對組成物添加ZrO2 可改善楊氏模數、破壞韌性及離子交換應力。在實施例中，組成物可實質上不含ZrO2 。在實施例中，組成物可不含ZrO2 。在組成物包括ZrO2 之實施例中，存在於組成物中之ZrO2 的量之下限可為：大於0莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於2莫耳%、大於或等於2.5莫耳%，或甚至大於或等於3莫耳%。在實施例中，組成物中之ZrO2 的量之上限可為：小於或等於6莫耳%、小於或等於5.5莫耳%、小於或等於5莫耳%、小於或等於4.5莫耳%、小於或等於4莫耳%，或甚至小於或等於3.5莫耳%。應理解的是，組成物中之ZrO2 的量可以在由本文所述之ZrO2 的下限中之任一者與ZrO2 的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於6莫耳%之量的ZrO2 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於5.5莫耳%的ZrO2 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於5莫耳%的ZrO2 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4.5莫耳%的ZrO2 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4莫耳%的ZrO2 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3.5莫耳%的ZrO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於6莫耳%的ZrO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於6莫耳%的ZrO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.5莫耳%且小於或等於6莫耳%的ZrO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於2莫耳%且小於或等於6莫耳%的ZrO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於2.5莫耳%且小於或等於6莫耳%的ZrO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於3莫耳%且小於或等於6莫耳%的ZrO2 。
在實施例中，組成物可視情況包括TiO2 。不欲受任何特定理論束縛，咸信向組成物添加TiO2 可改善楊氏模數、破壞韌性及離子交換應力。
在實施例中，組成物可實質上不含TiO2 。在實施例中，組成物可不含TiO2 。在組成物包括TiO2 之實施例中，存在於組成物中之TiO2 的量之下限可為：大於0莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於2莫耳%、大於或等於2.5莫耳%，或甚至大於或等於3莫耳%。在實施例中，組成物中之TiO2 的量之上限可為：小於或等於6莫耳%、小於或等於5.5莫耳%、小於或等於5莫耳%、小於或等於4.5莫耳%、小於或等於4莫耳%，或甚至小於或等於3.5莫耳%。應理解的是，組成物中之TiO2 的量可以在由本文所述之TiO2 的下限中之任一者與TiO2 的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於6莫耳%之量的TiO2 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於5.5莫耳%的TiO2 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於5莫耳%的TiO2 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4.5莫耳%的TiO2 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4莫耳%的TiO2 。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3.5莫耳%的TiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於6莫耳%的TiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於6莫耳%的TiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.5莫耳%且小於或等於6莫耳%的TiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於2莫耳%且小於或等於6莫耳%的TiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於2.5莫耳%且小於或等於6莫耳%的TiO2 。在實施例中，組成物可包括大於或等於3莫耳%且小於或等於6莫耳%的TiO2 。
組成物還可包括一或多種鹼土族氧化物或ZnO。在本文中，將所有鹼土族氧化物及ZnO的總和(以莫耳%計)表示為R′O。具體而言，R′O為存在於組成物中之MgO (莫耳%)、CaO (莫耳%)、SrO (莫耳%)、BaO (莫耳%)及ZnO (莫耳%)的總和。不欲受任何特定理論束縛，咸信可將鹼土族氧化物引入玻璃來增進各種性質。舉例而言，某些鹼土族氧化物的添加可增加離子交換應力，但可能降低鹼擴散度。低濃度的R′O可能也有助於降低液相溫度。R′O可能也有助於降低組成物的軟化點和模製溫度，從而抵銷因組成物中之SiO2 所致之組成物的軟化點和模製溫度之上升。某些鹼土族氧化物的添加也可有助於減少玻璃結晶的傾向。通常，在20°C至300°C的溫度範圍內，鹼土族氧化物的添加不會像替代改質劑(如，鹼金屬氧化物)那樣使組成物的平均熱膨脹係數增加這麼多。此外，已發現到，在20°C至300°C的溫度範圍內，相對較小的鹼土族氧化物不會像較大的鹼土族氧化物那樣使組成物的平均熱膨脹係數增加這麼多。舉例而言，MgO使組成物的平均熱膨脹係數增加的幅度小於BaO使組成物的平均熱膨脹係數增加的幅度。
在實施例中，組成物可實質上不含鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可不含鹼土族氧化物。在組成物包括鹼土族氧化物之實施例中，可存在大於0莫耳%之量的鹼土族氧化物，如大於或等於0.5莫耳%且小於或等於8莫耳%。不欲受任何特定理論束縛，咸信鹼土族氧化物及ZnO降低了鹼擴散度並減緩離子交換。因此，可最小化鹼土族氧化物及ZnO的含量，以避免厚度大於0.5 mm的玻璃之離子交換時間過長。在包括鹼土族氧化物之實施例中，組成物中之鹼土族氧化物的量之下限可為：大於0莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於2莫耳%、大於或等於2.5莫耳%、大於或等於3莫耳%、大於或等於3.5莫耳%且甚至大於或等於4莫耳%。在此類實施例中，組成物中之鹼土族氧化物的量之上限可為：小於或等於8莫耳%、小於或等於7.5莫耳%、小於或等於7莫耳%、小於或等於6.5莫耳%、小於或等於6莫耳%、小於或等於5.5莫耳%、小於或等於5莫耳%、小於或等於4.5莫耳%、小於或等於4莫耳%，或甚至小於或等於3.5莫耳%。應理解的是，組成物中之鹼土族氧化物的量可以在由本文所述之鹼土族氧化物的下限中之任一者與鹼土族氧化物的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於8莫耳%的量之鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於7.5莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於7莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於6.5莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於6莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於5.5莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於5莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4.5莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3.5莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於8莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.0莫耳%且小於或等於8莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.5莫耳%且小於或等於8莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於2莫耳%且小於或等於8莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於2.5莫耳%且小於或等於8莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於3莫耳%且小於或等於8莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於3.5莫耳%且小於或等於8莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於4莫耳%且小於或等於8莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於3.5莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於3莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2.5莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於1.5莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於3.5莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於3莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於2.5莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於2莫耳%的鹼土族氧化物。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於1.5莫耳%的鹼土族氧化物。
在本文所述之組成物的實施例中，組成物中之鹼土族氧化物可視情況包括MgO。不欲受任何特定理論束縛，咸信除了改善組成物的成形性和可熔性之外，MgO也可增加玻璃的黏度並減少玻璃結晶的傾向。過多的MgO會導致玻璃中的結晶，降低液相黏度並降低成形性。
在實施例中，組成物可實質上不含MgO。在實施例中，組成物可不含MgO。在組成物包括MgO之實施例中，可存在大於0莫耳%的量之MgO，如大於或等於0.5莫耳%且小於或等於5莫耳%。在包括MgO之實施例中，組成物中之MgO的量之下限可為：大於或等於0.25莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於0.75莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.25莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於1.75莫耳%、大於或等於2.0莫耳%、大於或等於2.25莫耳%，或甚至大於或等於2.5莫耳%。在此類實施例中，組成物中之MgO的量之上限可為：小於或等於5莫耳%、小於或等於4.75莫耳%、小於或等於4.5莫耳%、小於或等於4.25莫耳%、小於或等於4莫耳%、小於或等於3.75莫耳%、小於或等於3.5莫耳%、小於或等於3.25莫耳%、小於或等於3莫耳%，或甚至小於或等於2.75莫耳%。應理解的是，組成物中之MgO的量可以在由本文所述之MgO的下限中之任一者與MgO的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，組成物可包括以下量的MgO：大於0莫耳%且小於或等於5莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4.75莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4.5莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4.25莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3.75莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3.5莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3.25莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於2.75莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.25莫耳%且小於或等於5莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於5莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.75莫耳%且小於或等於5莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於5莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.25莫耳%且小於或等於5莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.5莫耳%且小於或等於5莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.75莫耳%且小於或等於5莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於或等於2莫耳%且小於或等於5莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於或等於2.25莫耳%且小於或等於5莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於或等於2.5莫耳%且小於或等於5莫耳%的MgO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2.5莫耳%的MgO。
在本文所述之組成物的實施例中，組成物中之鹼土族氧化物可視情況包括CaO。不欲受任何特定理論束縛，咸信除了改善組成物的成形性和可熔性之外，少量的CaO也可降低液相溫度同時改善化學耐久性並降低CTE。若CaO含量過高(或者若MgO+CaO含量過高)，則液相溫度會升高並降低液相黏度。
在實施例中，組成物可實質上不含CaO。在實施例中，組成物可不含CaO。在組成物包括CaO之實施例中，可存在大於0莫耳%的量之CaO，如大於或等於0.5莫耳%且小於或等於5莫耳%。在包括CaO之實施例中，組成物中之CaO的量之下限可為：大於或等於0.25莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於0.75莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.25莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於1.75莫耳%、大於或等於2.0莫耳%、大於或等於2.25莫耳%，或甚至大於或等於2.5莫耳%。在此類實施例中，組成物中之CaO的量之上限可為：小於或等於5莫耳%、小於或等於4.75莫耳%、小於或等於4.5莫耳%、小於或等於4.25莫耳%、小於或等於4莫耳%、小於或等於3.75莫耳%、小於或等於3.5莫耳%、小於或等於3.25莫耳%、小於或等於3莫耳%，或甚至小於或等於2.75莫耳%。應理解的是，組成物中之CaO的量可以在由本文所述之CaO的下限中之任一者與CaO的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，組成物可包括以下量的CaO：大於0莫耳%且小於或等於5莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4.75莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4.5莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4.25莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3.75莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3.5莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3.25莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於2.75莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.25莫耳%且小於或等於5莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於5莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.75莫耳%且小於或等於5莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於5莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.25莫耳%且小於或等於5莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.5莫耳%且小於或等於5莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.75莫耳%且小於或等於5莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於2莫耳%且小於或等於5莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於2.25莫耳%且小於或等於5莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於2.5莫耳%且小於或等於5莫耳%的CaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2.5莫耳%的CaO。
在本文所描述之實施例中，組成物中之鹼土族氧化物可視情況包括SrO。不欲受任何特定理論束縛，咸信除了改善組成物的成形性和可熔性之外，SrO也可減少玻璃結晶的傾向。過量的SrO會改變液相黏度且可能增加玻璃的CTE。
在實施例中，組成物可實質上不含SrO。在實施例中，組成物可不含SrO。在組成物包括SrO之實施例中，可存在大於0莫耳%的量之SrO，如大於或等於0.5莫耳%且小於或等於5莫耳%。在包括SrO之實施例中，組成物中之SrO的量之下限可為：大於或等於0.25莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於0.75莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.25莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於1.75莫耳%、大於或等於2.0莫耳%、大於或等於2.25莫耳%，或甚至大於或等於2.5莫耳%。在此類實施例中，組成物中之SrO的量之上限可為：小於或等於5莫耳%、小於或等於4.75莫耳%、小於或等於4.5莫耳%、小於或等於4.25莫耳%、小於或等於4莫耳%、小於或等於3.75莫耳%、小於或等於3.5莫耳%、小於或等於3.25莫耳%、小於或等於3莫耳%，或甚至小於或等於2.75莫耳%。應理解的是，組成物中之SrO的量可以在由本文所述之SrO的下限中之任一者與SrO的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，組成物可包括以下量之SrO：大於0莫耳%且小於或等於5莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4.75莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4.5莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4.25莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於4莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3.75莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3.5莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3.25莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於2.75莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.25莫耳%且小於或等於5莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於5莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.75莫耳%且小於或等於5莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於5莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.25莫耳%且小於或等於5莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.5莫耳%且小於或等於5莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.75莫耳%且小於或等於5莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於或等於2莫耳%且小於或等於5莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於或等於2.25莫耳%且小於或等於5莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於或等於2.5莫耳%且小於或等於5莫耳%的SrO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2.5莫耳%的SrO。
在實施例中，組成物可實質上不含BaO。在實施例中，組成物可不含BaO。在組成物包括BaO之實施例中，存在之BaO的量可大於0莫耳%，如大於或等於0.5莫耳%且小於或等於3莫耳%。在包括BaO之實施例中，組成物中之BaO的量之下限可為：大於或等於0.25莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於0.75莫耳%，或甚至大於或等於1莫耳%。在此類實施例中，組成物中之BaO的量之上限可為：小於或等於3莫耳%、小於或等於2.75莫耳%、小於或等於2.5莫耳%、小於或等於2.25莫耳%、小於或等於2莫耳%、小於或等於1.75莫耳%，或甚至小於或等於1.5莫耳。應理解的是，組成物中之BaO的量可以在由本文所述之BaO的下限中之任一者與BaO的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，且不受限制，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於3莫耳%的BaO之量的BaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於2.75莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於2.5莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於2.25莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於2莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於1.75莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於1.5莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.25莫耳%且小於或等於3莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.25莫耳%且小於或等於2.75莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.25莫耳%且小於或等於2.5莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.25莫耳%且小於或等於2.25莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.25莫耳%且小於或等於2莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.25莫耳%且小於或等於1.75莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.25莫耳%且小於或等於1.5莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於3莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2.75莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2.5莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2.25莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於1.75莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0. 5莫耳%且小於或等於1.5莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.75莫耳%且小於或等於3莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.75莫耳%且小於或等於2.75莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.75莫耳%且小於或等於2.5莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.75莫耳%且小於或等於2.25莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.75莫耳%且小於或等於2莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.75莫耳%且小於或等於1.75莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.75莫耳%且小於或等於1.5莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於3莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於2.75莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於2.5莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於2.25莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於2莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於1.75莫耳%的BaO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1莫耳%且小於或等於1.5莫耳%的BaO。
組成物可進一步包括ZnO作為組成物的改質劑。不欲受任何特定理論束縛，咸信對組成物添加ZnO降低了組成物的軟化點和模製溫度，從而抵銷因組成物中之SiO2 所致之組成物的軟化點及模製溫度之上升。ZnO也可增加離子交換後之應力，但降低鹼離子的擴散度並減緩離子交換。顯著地，在20°C至300°C的溫度範圍內，添加ZnO不會像一些其他改質劑(如，鹼金屬氧化物及/或鹼土族氧化物，CaO及SrO)那樣使組成物的平均熱膨脹係數增加那麼多。有鑑於此，在不顯著增加組成物的平均熱膨脹係數的情況下，使用添加的ZnO來降低軟化點和模製溫度之益處可最大化。就此而言，ZnO對組成物具有與MgO相似的影響(如，其降低組成物的軟化點及模製溫度而不會顯著增加平均熱膨脹係數)。但是，添加ZnO來達成這些特性比添加MgO更有利，因為ZnO對軟化點的影響更顯著，且ZnO不會像MgO那樣促進玻璃中之成核和結晶。
在實施例中，組成物可實質上不含ZnO。在實施例中，組成物可不含ZnO。若ZnO的濃度過高，則液相溫度可能升高且離子交換的速率可能降低。在組成物包括ZnO之實施例中，可存在大於0莫耳%的量之ZnO，如大於或等於0.5莫耳%且小於或等於4莫耳%。在包括ZnO之實施例中，組成物中之ZnO的量之下限可為：大於或等於0.25莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於0.75莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.25莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於1.75莫耳%、大於或等於2.0莫耳%、大於或等於2.25莫耳%，或甚至大於或等於2.5莫耳%。在此類實施例中，組成物中之ZnO的量之上限可為：小於或等於4莫耳%、小於或等於3.75莫耳%、小於或等於3.5莫耳%、小於或等於3.25莫耳%、小於或等於3莫耳%，或甚至小於或等於2.75莫耳%。應理解的是，組成物中之ZnO的量可以在由本文所述之ZnO的下限中之任一者與ZnO的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，組成物可包括以下量之ZnO：大於或等於0.5莫耳%且小於或等於4莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於3.75莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於3.5莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於3.25莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於3莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2.75莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.75莫耳%且小於或等於4莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.0莫耳%且小於或等於4莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.25莫耳%且小於或等於4莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.5莫耳%且小於或等於4莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於1.75莫耳%且小於或等於4莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於2莫耳%且小於或等於4莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於2.25莫耳%且小於或等於4莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於2.5莫耳%且小於或等於4莫耳%的ZnO。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2.5莫耳%的ZnO。
組成物可進一步包括稀土金屬氧化物(RE2 O3 )。稀土金屬可選自：Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu及前述者之組合。RE2 O3 可增加離子交換後之楊氏模數及應力，還可增加破壞韌性及密度。但是，高濃度之RE2 O3 可能降低鹼離子擴散度並升高液相溫度。
在實施例中，組成物可實質上不含RE2 O3 。在實施例中，組成物可不含RE2 O3 。在組成物包括RE2 O3 之實施例中，存在於組成物中之RE2 O3 的量可大於0莫耳%。在此類實施例中，存在於組成物中之RE2 O3 的量可小於或等於8莫耳%。因此，在RE2 O3 存在之實施例中，組成物通常包含以下量之RE2 O3 ：大於0莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於2莫耳%、大於或等於2.5莫耳%、大於或等於3莫耳%、大於或等於3.5莫耳%，或甚至大於或等於4莫耳%。在實施例中，RE2 O3 的量之上限可為：小於或等於8莫耳%、小於或等於7.5莫耳%、小於或等於7莫耳%、小於或等於6.5莫耳%、小於或等於6莫耳%、小於或等於5.5莫耳%、小於或等於5莫耳%，或甚至小於或等於4.5莫耳%。應理解的是，組成物中之RE2 O3 的量可以在由本文所述之RE2 O3 的下限中之任一者與RE2 O3 的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，具有RE2 O3 之組成物可包括以下量之RE2 O3 ：大於0莫耳%至小於或等於8莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於8莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於7.5莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於6.5莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於6莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於5.5莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於4.5莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於8莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於或等於1莫耳%且小於或等於8莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於或等於1.5莫耳%且小於或等於8莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於或等於2莫耳%且小於或等於8莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於或等於2.5莫耳%且小於或等於8莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於或等於3莫耳%且小於或等於8莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於或等於3.5莫耳%且小於或等於8莫耳%。在實施例中，組成物中之RE2 O3 的量大於或等於4莫耳%且小於或等於8莫耳%。
範例RE2 O3 為Y2 O3 。在實施例中，組成物可實質上不含Y2 O3 。在實施例中，組成物可不含Y2 O3 。在組成物包括Y2 O3 之實施例中，存在於組成物中之Y2 O3 的量可大於0莫耳%。Y2 O3 是RE2 O3 氧化物中最輕的(可能過於昂貴的Sc2 O3 除外)，且因此比任何其他RE2 O3 氧化物更可增加比模數。Y2 O3 可增加離子交換應力及破壞韌性。與Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er及Tm的氧化物不同，其通常不會給玻璃賦予任何顏色。Y2 O3 也可能降低鹼離子的擴散度，且因此減緩離子交換率。其也可能在高濃度下升高液相溫度，也增加批次處理成本。在此類實施例中，存在於組成物中之Y2 O3 的量可小於或等於7莫耳%。因此，在有Y2 O3 存在之實施例中，組成物通常包含以下量之Y2 O3 ：大於0莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於2莫耳%、大於或等於2.5莫耳%、大於或等於3莫耳%，或甚至大於或等於3.5莫耳%。在實施例中，Y2 O3 的量之上限可為：小於或等於7莫耳%、小於或等於6.5莫耳%、小於或等於6莫耳%、小於或等於5.5莫耳%、小於或等於5莫耳%、小於或等於4.5莫耳%，或甚至小於或等於4莫耳%。應理解的是，組成物中之Y2 O3 的量可以在由本文所述之Y2 O3 的下限中之任一者與Y2 O3 的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，具有Y2 O3 之組成物可包括以下量之Y2 O3 ：大於0莫耳%至小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於6.5莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於6莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於5.5莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於4.5莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於4莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於或等於1莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於或等於1.5莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於或等於2莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於或等於2.5莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於或等於3莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於或等於3.5莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之Y2 O3 的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於7莫耳%。
範例RE2 O3 為La2 O3 。在實施例中，組成物可實質上不含La2 O3 。在實施例中，組成物可不含La2 O3 。在組成物包括La2 O3 之實施例中，La2 O3 可以大於0莫耳%之量存在於組成物中。在此類實施例中，存在組成物中之La2 O3 的量可小於或等於5莫耳%。La2 O3 可增加離子交換應力及破壞韌性，且其可有助於以低濃度來抑制結晶。與Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er及Tm的氧化物不同，其通常不會給玻璃賦予任何顏色。La2 O3 也可能降低鹼離子的擴散度，且因此減緩離子交換率。其也可能在高濃度下升高液相溫度，也增加批次處理成本。因此，在La2 O3 存在之實施例中，組成物通常包含以下量之La2 O3 ：大於0莫耳%、大於或等於0.25莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於0.75莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.25莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於1.75莫耳%、大於或等於2莫耳%、大於或等於2.25莫耳%，或甚至大於或等於2.5莫耳%。在實施例中，La2 O3 的量之上限可為：小於或等於5莫耳%、小於或等於4.75莫耳%、小於或等於4.5莫耳%、小於或等於4.25莫耳%、小於或等於4莫耳%、小於或等於3.75莫耳%、小於或等於3.5莫耳%、小於或等於3.25莫耳%、小於或等於3莫耳%，或甚至小於或等於2.75莫耳%。應理解的是，組成物中之La2 O3 的量可以在由本文所述之La2 O3 的下限中之任一者與La2 O3 的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，具有La2 O3 之組成物可包括大於0莫耳%至小於或等於5莫耳%之量的La2 O3 。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於4.75莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於4.5莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於4.25莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於4莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於3.75莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於3.5莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於3.25莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於3莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於2.75莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於或等於0.25莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於或等於0.75莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於或等於1莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於或等於1.25莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於或等於1.5莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於或等於1.75莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於或等於2莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於或等於2.25莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於或等於2.5莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之La2 O3 的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於2.5莫耳%。
氧化硼(B2 O3 )為玻璃形成劑，其可加入組成物以在給定的溫度下降低玻璃的黏度，從而改善玻璃的成形性。換句話說，向玻璃添加B2 O3 降低了組成物的應變、退火、軟化及模製溫度，從而改善玻璃的成形性。有鑑於此，添加B2 O3 可用於補償具有相對高的SiO2 量之組成物的成形性之減損。B2 O3 也有助於降低液相溫度並抑制結晶。但是，已發現到，若組成物中之B2 O3 的量過高，則玻璃中之鹼離子的擴散度為低，使得離子交換的速率降低，且離子交換後所達成之應力減少。
在實施例中，組成物可不含B2 O3 。在其他實施例中，組成物可實質上不含B2 O3 。在其他實施例中，組成物可包括濃度為大於0莫耳%之B2 O3 ，以當存在時增進組成物之成形性。B2 O3 的濃度可小於或等於7莫耳%，使得可在離子交換之後實現合理的離子交換時間及令人滿意的應力。因此，在B2 O3 存在之實施例中，組成物通常包含大於0莫耳%且小於或等於7莫耳%之量的B2 O3 。在此類實施例中，組成物中之B2 O3 的量之下限可為：大於0莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於2莫耳%、大於或等於2.5莫耳%、大於或等於3莫耳%、大於或等於3.5莫耳%，或甚至大於或等於4莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量之上限可為：小於或等於7莫耳%、小於或等於6.5莫耳%、小於或等於6莫耳%、小於或等於5.5莫耳%、小於或等於5莫耳%，或甚至小於或等於4.5莫耳%。應理解的是，組成物中之B2 O3 的量可以在由本文所述之B2 O3 的下限中之任一者與B2 O3 的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於7莫耳%的量之B2 O3 。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於或等於1莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於或等於1.5莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於或等於2莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於或等於2.5莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於或等於3莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於或等於3.5莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於或等於4莫耳%且小於或等於7莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於6.5莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於6莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於5.5莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於0莫耳%且小於或等於4.5莫耳%。在實施例中，組成物中之B2 O3 的量大於或等於1.5莫耳%且小於或等於5莫耳%。
組成物也可包括P2 O5 。不欲受任何特定理論束縛，咸信P2 O5 改善損壞抗性並提升離子交換的速率。P2 O5 也可能降低液相溫度，這改善了液相黏度。在一些實施例中，對玻璃添加磷產生了以四面配位的鋁和磷(AlPO4 )取代SiO2 作為玻璃形成劑之結構。
在實施例中，組成物可不含P2 O5 。在其他實施例中，組成物可實質上不含P2 O5 。在其他實施例中，組成物可包括濃度大於0莫耳%之P2 O5 。組成物可包括濃度小於或等於5莫耳%之P2 O5 ，因為若P2 O5 含量過高，則會降低離子交換能達到的破壞韌性及應力。因此，在P2 O5 存在之實施例中，組成物通常包含大於0莫耳%且小於或等於5莫耳%的量之P2 O5 。在此類實施例中，組成物中之P2 O5 的量之下限可為：大於0莫耳%、大於或等於0.25莫耳%、大於或等於0.5莫耳%、大於或等於0.75莫耳%、大於或等於1莫耳%、大於或等於1.25莫耳%、大於或等於1.5莫耳%、大於或等於1.75莫耳%，或甚至大於或等於2莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量之上限可為：小於或等於4.75莫耳%、小於或等於4.5莫耳%、小於或等於4.25莫耳%、小於或等於4莫耳%、小於或等於3.75莫耳%、小於或等於3.5莫耳%、小於或等於3.25莫耳%、小於或等於3莫耳%、小於或等於2.75莫耳%、小於或等於2.5莫耳%，或甚至小於或等於2.25莫耳%。應理解的是，組成物中之P2 O5 的量可以在由本文所述之P2 O5 的下限中之任一者與P2 O5 的上限中之任一者所形成之範圍內。
舉例而言，但不以此為限，包括P2 O5 之組成物可包括大於0莫耳%且小於或等於5莫耳%的量之P2 O5 。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於或等於0.25莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於或等於0.5莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於或等於0.75莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於或等於1莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於或等於1.25莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於或等於1.5莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於或等於1.75莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於或等於2莫耳%且小於或等於5莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於0莫耳%且小於或等於4.75莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於0莫耳%且小於或等於4.5莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於0莫耳%且小於或等於4.25莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於0莫耳%且小於或等於4莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於0莫耳%且小於或等於3.75莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於0莫耳%且小於或等於3.5莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於0莫耳%且小於或等於3.25莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於0莫耳%且小於或等於3莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於0莫耳%且小於或等於2.75莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於0莫耳%且小於或等於2.5莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於0莫耳%且小於或等於2.25莫耳%。在實施例中，組成物中之P2 O5 的量大於1莫耳%且小於或等於3.5莫耳%。
在實施例中，組成物可不含或實質上不含其他構成成分，包括但不限於：Fe2 O3 、SnO2 、As2 O3 、Sb2 O3 及PbO。在實施例中，組成物可包括少量的其他構成成分，包括但不限於：Fe2 O3 及SnO2 。舉例而言，包括SnO2 之組成物可包括大於0莫耳%至0.2莫耳%的SnO2 。在相同或不同的實施例中，包括Fe2 O3 之組成物可包括大於0莫耳%至0.1莫耳%的Fe2 O3 。Fe2 O3 及SnO2 可作為澄清劑，且有助於在組成物的熔融及澄清期間去除氣泡。因此，在玻璃中具有諸如Fe2 O3 、SnO2 、CeO2 或MnO2 等一或多種多價澄清劑可能是有利的。在實施例中，SnO2 可用作澄清劑，且其可能不會賦予玻璃任何顏色。在實施例中，組成物可包括大於或等於0.05莫耳%且小於或等於0.15莫耳%的SnO2 。
在實施例中，組成物可包括各種組成關係。舉例而言，R2 O、R′O、Al2 O3 、Ta2 O5 、RE2 O3 、ZrO2 及TiO2 的濃度之關聯性如關係式(III)所示：
Figure 02_image005
(III) 不欲受任何特定理論束縛，咸信，儘管R2 O、R′O及RE2 O3 可在玻璃網絡中產生非橋接的氧，Al2 O3 、Ta2 O5 、ZrO2 和一定程度的TiO2 可作為中介體並將這些非橋接氧轉換回橋接氧，並提升玻璃中之離子交換率及應力水平，還增加彈性模數及破壞韌性。但是，若用量過高，則玻璃可能面臨低離子交換應力及破壞韌性。若用量過低，則玻璃的液相溫度可能會太高，並使玻璃的穩定性不佳。因此，期望使關係式(VI)的量維持在0的約8莫耳%以內。例如，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 的範圍可從大於或等於-7莫耳%至小於或等於7莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 的範圍可從大於或等於-6莫耳%至小於或等於6莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 的範圍可從大於或等於-5莫耳%至小於或等於5莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 的範圍可從大於或等於-4莫耳%至小於或等於4莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 的範圍可從大於或等於-3莫耳%至小於或等於3莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 的範圍可從大於或等於-2莫耳%至小於或等於2莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 的範圍可從大於或等於-1莫耳%至小於或等於1莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 的範圍可從大於或等於-8莫耳%至小於或等於5莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 的範圍可從大於或等於-7莫耳%至小於或等於5莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 的範圍可從大於或等於-6莫耳%至小於或等於5莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 可為約0莫耳%。應理解的是，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 可在由本文就此關係所描述的下限中之任一者與本文就此關係所描述的上限中之任一者所形成之範圍內。
在實施例中，R2 O、Al2 O3 及Ta2 O5 的濃度之關聯性如關係式(IV)所示：
Figure 02_image007
(IV) 例如，R2 O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-11莫耳%至小於或等於5莫耳%。在實施例中，R2 O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-10莫耳%至小於或等於4莫耳%。在實施例中，R2 O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-9莫耳%至小於或等於3莫耳%。在實施例中，R2 O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-8莫耳%至小於或等於2莫耳%。在實施例中，R2 O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-7莫耳%至小於或等於1莫耳%。在實施例中，R2 O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-6莫耳%至小於或等於0莫耳%。在實施例中，R2 O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-5莫耳%至小於或等於-1莫耳%。在實施例中，R2 O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-4莫耳%至小於或等於-2莫耳%。在實施例中，R2 O–Al2 O3 –Ta2 O5 可為約-3莫耳%。應理解的是，R2 O–Al2 O3 –Ta2 O5 可在由本文就此關係所描述的下限中之任一者與本文就此關係所描述的上限中之任一者所形成之範圍內。不欲受任何特定理論束縛，咸信Al2 O3 及Ta2 O5 可與鹼金屬氧化物配位，以提供具有高破壞韌性和高鹼擴散度之玻璃結構，以實現快速離子交換及離子交換後之高應力。
在實施例中，R2 O、R′O、Al2 O3 及Ta2 O5 的濃度之關聯性如關係式(V)所示：
Figure 02_image009
(V) 例如，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-6莫耳%至小於或等於8莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-5莫耳%至小於或等於7莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-4莫耳%至小於或等於6莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-3莫耳%至小於或等於5莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-2莫耳%至小於或等於4莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於-1莫耳%至小於或等於3莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 的範圍可從大於或等於0莫耳%至小於或等於2莫耳%。在實施例中，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 可為約1莫耳%。應理解的是，R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 可在由本文就此關係所描述的下限中之任一者與本文就此關係所描述的上限中之任一者所形成之範圍內。不欲受任何特定理論束縛，咸信藉由使R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 的量保持接近約0來平衡過量的改質劑可改善離子交換率、離子交換應力，且還可增加模數及臨界能釋率。
在實施例中，ZrO2 、TiO2 及SnO2 的總量（即，ZrO2 (莫耳%)+TiO2 (莫耳%)+SnO2 (mo.%)）可在以下範圍內：從大於或等於0莫耳%至小於或等於2莫耳%、從大於或等於0莫耳%至小於或等於1.75莫耳%、從大於或等於0莫耳%至小於或等於1.5莫耳%、大於或等於0莫耳%至小於或等於1.25莫耳%、從大於或等於0.25莫耳%至小於或等於2莫耳%、從大於或等於0.25莫耳%至小於或等於1.75莫耳%、從大於或等於0.25莫耳%至小於或等於1.5莫耳%、大於或等於0.25莫耳%至小於或等於1.25莫耳%、從大於或等於0.5莫耳%至小於或等於2莫耳%、從大於或等於0.5莫耳%至小於或等於1.75莫耳%、從大於或等於0.5莫耳%至小於或等於1.5莫耳%、大於或等於0.5莫耳%至小於或等於1.25莫耳%、從大於或等於0.75莫耳%至小於或等於2莫耳%、從大於或等於0.75莫耳%至小於或等於1.75莫耳%、從大於或等於0.75莫耳%至小於或等於1.5莫耳%、大於或等於0.75莫耳%至小於或等於1.25莫耳%、從大於或等於1莫耳%至小於或等於2莫耳%、從大於或等於1莫耳%至小於或等於1.75莫耳%、從大於或等於1莫耳%至小於或等於1.5莫耳%，或甚至大於或等於1莫耳%至小於或等於1.25莫耳%。應理解的是，ZrO2 、TiO2 及SnO2 的總量（即，ZrO2 (莫耳%)+TiO2 (莫耳%)+SnO2 (mo.%)）可在由本文就此關係所描述的下限中之任一者與本文就此關係所描述的上限中之任一者所形成之範圍內。
在實施例中，Li2 O的量(以莫耳%計)對R2 O的總量(以莫耳%計)之比值可在以下範圍內：從大於或等於0.5至小於或等於1、從大於或等於0.55至小於或等於1、從大於或等於0.6至小於或等於1、從大於或等於0.65至小於或等於1、從大於或等於0.7至小於或等於1、從大於或等於0.75至小於或等於1、從大於或等於0.8至小於或等於1、從大於或等於0.85至小於或等於1、從大於或等於0.9至小於或等於1，或甚至從大於或等於0.95至小於或等於1。應理解的是，Li2 O的量(以莫耳%計)對R2 O的總量(以莫耳%計)之比值的關係可在由本文就此關係所描述的下限中之任一者與本文就此關係所描述的上限中之任一者所形成之範圍內。不欲受任何特定理論束縛，咸信Li2 O對整體R2 O之高比值可增加彈性模數及可實現的離子交換應力。
在實施例中，Li2 O、Al2 O3 及Ta2 O5 的濃度之關聯性如關係式(VI)所示：
Figure 02_image011
(VI) 例如，關係(IX)的比值之範圍可從大於或等於0.45至小於或等於1.45、從大於或等於0.5至小於或等於1.4、從大於或等於0.55至小於或等於1.35、從大於或等於0.6至小於或等於1.3、從大於或等於0.65至小於或等於1.25、從大於或等於0.7至小於或等於1.2、從大於或等於0.75至小於或等於1.15、從大於或等於0.8至小於或等於1.1、從大於或等於0.85至小於或等於1.05、從大於或等於0.9至小於或等於1，或甚至等於約0.95。應理解的是，關係(IX)的比值可在由本文就此關係所描述的下限中之任一者與本文就此關係所描述的上限中之任一者所形成之範圍內。不欲受任何特定理論束縛，咸信Li2 O可為所述玻璃中用於化學強化之主要離子。當玻璃中有最少的Na2 O且當Li2 O含量幾乎被Al2 O3 或Ta2 O5 完全補償時，會出現最高應力和對Li+ 擴散度而言最高的Na+ ，其中Li2 O對(Al2 O3 +Ta2 O5 )的比值將接近1。因此，使Li2 O對(Al2 O3 +Ta2 O5 )的比值大於0.4且小於1.5或甚至大於0.75且小於1.25可能是有利的。當所述比值小於0.4或大於1.5時，咸信將對離子交換應力及離子交換率有不良影響。
可藉由混合批次玻璃原料（如，SiO2 、Al2 O3 、鹼金屬碳酸鹽、硝酸鹽或硫酸鹽、鹼土金屬碳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽或氧化物等之粉末）來形成組成物，使得該批玻璃原料具有期望的組成物。諸如鋰輝石(spodumene)及霞長石(nepheline syenite)等常見的礦物也可為方便的鹼、氧化鋁及氧化矽之來源。也可添加諸如CeO2 、Fe2 O3 及/或SnO2 等澄清劑以有助於澄清（移除氣泡）。也可添加硝酸鹽以完全氧化澄清劑，而得到最佳功效。此後，可將該批玻璃原料加熱以形成熔融的組成物，隨後將其冷卻並固化以形成包含所述組成物之玻璃。在冷卻期間（即，當組成物可塑造地變形時），可使用標準成形技術將組成物塑形成為期望的最終形式來塑形包含組合物之玻璃，從而提供包含組成物知玻璃系製品。或者，可將玻璃製品塑形成存貨形式（如，片、管等），並後續再加熱（如藉由模製等）以形成期望的最終形式。
可由任何合適的方法（例如，狹槽成形、浮式成形、滾壓製程、下拉製程、熔合成形製程或上拉製程）從以上組成物形成根據實施例的玻璃基板。玻璃組成物和由其產生之基板的特性可在於其形成的方式。舉例來說，玻璃組成物之特性可在於可浮式成形（即，能藉由浮式製程來形成）、可下拉，且具體而言，可熔合成形或可狹槽成形（即，由諸如熔合抽拉製程或狹槽抽拉製程等下拉製程形成）。
本文所述之玻璃基板之一些實施例可藉由下拉製程形成。下拉製程產生具有均勻厚度之玻璃基板，所述玻璃基板擁有相對原始之表面。因為玻璃基板的平均撓曲強度係由表面瑕疵之量及大小控制，所以已具有最小接觸之原始表面具有較高的初始強度。另外，下拉之玻璃製品具有非常平坦、光滑之表面，而可在基板之最終應用中使用而不需要高成本之研磨及拋光。
本文所述之玻璃基板的一些實施例可為可熔合成形（即，可使用熔合抽拉製程成形）。熔合製程使用拉製槽，所述拉製槽具有用於容納熔融玻璃原料之通道。通道的堰沿著通道兩側的通道長度在頂部開放。當通道充滿熔融材料時，熔融玻璃溢出堰。由於重力，熔融玻璃沿著拉製槽的外側表面流下，而作為兩個流動的玻璃膜。拉製槽的這些外側表面向下及向內延伸，而在拉製槽下方的邊緣處連接。兩個流動的玻璃膜在此邊緣處連接在一起，以熔合並形成單一流動的玻璃基板。熔合抽拉方法的優點在於，由於在通道上流動的兩個玻璃膜熔合在一起，因此所得到的玻璃基板的外側表面都不會與設備的任何部分接觸。因此，熔合抽拉的玻璃基板的表面性質並不受這種接觸的影響。
本文所述之玻璃基板之一些實施例可藉由狹槽抽拉製程形成。狹槽抽拉製程係與熔合抽拉方法不同。在狹槽抽拉製程中，熔融原料玻璃係提供至拉製槽。拉製槽的底部具有開口狹槽，開口狹槽具有延伸狹槽長度的噴嘴。熔融玻璃流經狹槽/噴嘴，並作為連續玻璃基板向下拉伸，而進入退火區域。
用於形成玻璃基板（例如，玻璃片）之抽拉製程是理想的，因為他們允許形成只有極少缺陷之薄玻璃基板。先前認為，玻璃組成物需要具有相對高的液相黏度—如大於1000 kP、大於1100 kP或大於1200 kP之液相黏度—以藉由，例如，熔合抽拉或狹槽抽拉等抽拉製程形成。然而，抽拉製程的發展可容許在抽拉製程中使用液相黏度較低的玻璃。
本文所述之玻璃系製品具有相對高的破壞韌性及臨界應變能釋放率，且可經離子交換以實現具有相對較高的中心張力之拋物線應力輪廓，致使以所述組成物製成之玻璃系製品具有相對於先前已知製品更為增進的掉落表現。
在實施例中，本文所述之玻璃系製品可具有大於或等於0.72 MPa√m的破壞韌性K1C 。舉例而言，破壞韌性可為大於或等於0.75 MPa√m、大於或等於0.8 MPa√m，或甚至大於或等於0.85 MPa√m。高破壞韌性可有利於防止裂紋的擴展，並增加儲存的應變能極限。如上所述，高Al2 O3 、Ta2 O5 及RE2 O3 含量均有助於提升破壞韌性，同時P2 O5 則降低破壞韌性。
在實施例中，本文所述之玻璃系製品可具有大於7 J/m2 之臨界應變能釋放率G1C 。舉例而言，臨界應變能釋放率可大於或等於7.5 J/m2 、大於或等於8 J/m2 ，或甚至大於或等於8.5 J/m2 。臨界應變能釋放率是產生新的裂紋表面所需的能量，因此能量越高，則玻璃在產生裂紋之前所能承受的衝擊能量就越大。較高的臨界應變能釋放率也意味著每單位長度的裂紋產生會消耗更多的衝擊能量。因此，臨界應變能釋放率越高，則相同應力輪廓之掉落表現越好。
在實施例中，本文所述之玻璃系製品可具有大於70 GPa的楊氏模數E。舉例而言，楊氏模數可大於或等於75 GPa、大於或等於80 GPa，或甚至大於或等於85 GPa。彈性模數越高，則離子交換所產生之應力越大，且壓縮層越強壯。
當由離子交換強化時，本文所述之玻璃系製品可具有從第一表面延伸至壓縮深度之壓縮應力區域。玻璃系製品可具有從一側的壓縮深度延伸至另一側的壓縮深度之拉伸應力區域。拉伸應力區域可具有大於或等於175 MPa的最大CT。在實施例中，此最大CT的範圍可為：從大於或等於175 MPa至小於或等於600 MPa、從大於或等於200 MPa至小於或等於575 MPa、從大於或等於225 MPa至小於或等於550 MPa、從大於或等於250 MPa至小於或等於525 MPa、從大於或等於275 MPa至小於或等於500 MPa、從大於或等於300 MPa至小於或等於475 MPa、從大於或等於325 MPa至小於或等於450 MPa、從大於或等於350 MPa至小於或等於425 MPa、從大於或等於250 MPa至小於或等於325 MPa，或甚至從大於或等於375 MPa至小於或等於400 MPa。應理解的是，最大CT可在由本文就最大CT所描述的下限中之任一者與本文就最大CT所描述的上限中之任一者所形成之範圍內。
當由離子交換強化時，本文所述之玻璃系製品可具有大於20 J/m2 之儲存的應變能。舉例而言，儲存的應變能可為：大於或等於30 J/m2 、大於或等於40 J/m2 、大於或等於50 J/m2 、大於或等於60 J/m2 、大於或等於70 J/m2 、大於或等於80 J/m2 、大於或等於90 J/m2 、大於或等於100 J/m2 、大於或等於200 J/m2 、大於或等於300 J/m2 、大於或等於400 J/m2 ，或甚至大於或等於500 J/m2 。
當由離子交換強化時，拉伸應力區域可具有大於或等於175 MPa的最大CT，且玻璃系製品可包含大於或等於7 J/m2 的臨界應變能釋放率G1C 。舉例而言，最大CT的範圍可從大於或等於175 MPa至小於或等於600 MPa、從大於或等於200 MPa至小於或等於575 MPa、從大於或等於225 MPa至小於或等於550 MPa、從大於或等於250 MPa至小於或等於525 MPa、從大於或等於275 MPa至小於或等於500 MPa、從大於或等於300 MPa至小於或等於475 MPa、從大於或等於325 MPa至小於或等於450 MPa、從大於或等於350 MPa至小於或等於425 MPa，或甚至從大於或等於375 MPa至小於或等於400 MPa。並且，臨界應變能釋放率可為大於或等於7.5 J/m2 或甚至大於或等於8 J/m2 。
在相同或不同的實施例中，臨界應變能釋放率與最大CT的算術乘積(G1C x CT)可大於或等於1450 MPa·J/m2 、大於或等於2000 MPa·J/m2 、大於或等於2500 MPa·J/m2 、大於或等於3000 MPa·J/m2 、大於或等於3500 MPa·J/m2 、大於或等於4000 MPa·J/m2 ，或甚至大於或等於4100 MPa·J/m2 。
當藉由離子交換強化時，拉伸應力區域可具有大於或等於175 MPa之最大CT，且玻璃系製品可包含大於或等於0.7 MPa√m之破壞韌性K1C 。舉例而言，最大CT的範圍可從大於或等於175 MPa至小於或等於600 MPa、從大於或等於200 MPa至小於或等於575 MPa、從大於或等於225 MPa至小於或等於550 MPa、從大於或等於250 MPa至小於或等於525 MPa、從大於或等於275 MPa至小於或等於500 MPa、從大於或等於300 MPa至小於或等於475 MPa、從大於或等於325 MPa至小於或等於450 MPa、從大於或等於350 MPa至小於或等於425 MPa，或甚至從大於或等於375 MPa至小於或等於400 MPa。並且，破壞韌性可大於或等於0.75 MPa√m或甚至大於或等於0.8 MPa√m。
在相同或不同的實施例中，破壞韌性與最大CT的算術乘積(K1C x CT)可大於或等於150 MPa2 √m、大於或等於200 MPa2 √m、大於或等於250 MPa2 √m、大於或等於300 MPa2 √m、大於或等於350 MPa2 √m、大於或等於400 MPa2 √m，或甚至大於或等於450 MPa2 √m。通常，玻璃系製品將隨著K1C x CT增加而呈現更好的破壞抗性及摔落表現。
在實施例中，藉由離子交換來強化玻璃系製品，且玻璃系製品包含從第一表面延伸至壓縮深度之壓縮應力區域及中間處於平衡張力之區域。拉伸應力區域可具有大於或等於175 MPa之最大CT，且玻璃系製品可包含至少一種離子強化離子，所述至少一種離子強化離子在390°C的溫度下具有介於300 μm2 /小時與1500 μm2 /小時之間或甚至介於100 μm2 /小時與3000 μm2 /小時之間的進入玻璃系製品內之相互擴散度(mutual diffusivity) D。拉伸應力區域可具有大於或等於175 MPa之最大CT，且玻璃系製品可包含至少一種強化離子，所述至少一種強化離子在430°C的溫度下具有介於800 μm2 /小時與3500 μm2 /小時之間或甚至介於100 μm2 /小時與3000 μm2 /小時之間的進入玻璃系製品內之相互擴散度D。舉例而言，擴散度D的範圍可從大於或等於300 μm2 /小時至小於或等於3500 μm2 /小時、從大於或等於400 μm2 /小時至小於或等於3000 μm2 /小時、從大於或等於500 μm2 /小時至小於或等於2500 μm2 /小時、從大於或等於600 μm2 /小時至小於或等於2000 μm2 /小時、從大於或等於700 μm2 /小時至小於或等於1800 μm2 /小時、從大於或等於800 μm2 /小時至小於或等於1600 μm2 /小時、從大於或等於900 μm2 /小時至小於或等於1600 μm2 /小時、從大於或等於1000 μm2 /小時至小於或等於2000 μm2 /小時、從大於或等於500 μm2 /小時至小於或等於1500 μm2 /小時、從大於或等於100 μm2 /小時至小於或等於5000 μm2 /小時、從大於或等於100 μm2 /小時至小於或等於4000 μm2 /小時、從大於或等於100 μm2 /小時至小於或等於3000 μm2 /小時、從大於或等於100 μm2 /小時至小於或等於2000 μm2 /小時、從大於或等於100 μm2 /小時至小於或等於1500 μm2 /小時、從大於或等於200 μm2 /小時至小於或等於5000 μm2 /小時、從大於或等於200 μm2 /小時至小於或等於4000 μm2 /小時、從大於或等於200 μm2 /小時至小於或等於3000 μm2 /小時、從大於或等於200 μm2 /小時至小於或等於2000 μm2 /小時、從大於或等於200 μm2 /小時至小於或等於1500 μm2 /小時、從大於或等於500 μm2 /小時至小於或等於5000 μm2 /小時、從大於或等於500 μm2 /小時至小於或等於4000 μm2 /小時、從大於或等於500 μm2 /小時至小於或等於3000 μm2 /小時、從大於或等於500 μm2 /小時至小於或等於2000 μm2 /小時、從大於或等於500 μm2 /小時至小於或等於1500 μm2 /小時、從大於或等於1000 μm2 /小時至小於或等於5000 μm2 /小時、從大於或等於1000 μm2 /小時至小於或等於4000 μm2 /小時、從大於或等於1000 μm2 /小時至小於或等於3000 μm2 /小時、從大於或等於1000 μm2 /小時至小於或等於2000 μm2 /小時，或甚至從大於或等於1000 μm2 /小時至小於或等於1500 μm2 /小時。應理解的是，擴散度可在由本文就擴散度所描述的下限中之任一者與本文就擴散度所描述的上限中之任一者所形成之範圍內。
在相同或不同的實施例中，最大CT與擴散度的算術乘積可大於或等於50,000 MPa·μm2 /小時，或大於或等於60,000 MPa·μm2 /小時，或大於或等於70,000 MPa·μm2 /小時，或大於或等於80,000 MPa·μm2 /小時，或大於或等於90,000 MPa·μm2 /小時，或大於或等於100,000 MPa·μm2 /小時，或大於或等於200,000 MPa·μm2 /小時，或大於或等於400,000 MPa·μm2 /小時，或大於或等於600,000 MPa·μm2 /小時，或大於或等於800,000 MPa·μm2 /小時，或大於或等於1,000,000 MPa·μm2 /小時，或大於或等於1,200,000 MPa·μm2 /小時，或甚至大於或等於1,400,000 MPa·μm2 /小時。不欲受任何特定理論束縛，咸信高擴散度對於更快的離子交換及更大的產量而言可能是理想的。但是，高擴散度可能潛在地與較低的CT相關。因此，咸信最大CT與擴散度的算術乘積提供了成本和性能方面優良的指示。
在實施例中，玻璃系製品可包含組成物，所述組成物包含：SiO2 、Li2 O、Ta2 O5 及Al2 O3 。Al2 O3 含量可大於或等於16莫耳%。可由離子交換強化玻璃系製品，且玻璃系製品可包含從玻璃系製品的第一表面延伸至壓縮深度的壓縮應力區域，及從壓縮深度朝向與第一表面相對之第二表面延伸的拉伸應力區域。此拉伸應力區域可具有大於或等於160 MPa的最大中心張力。舉例而言，Al2 O3 含量可大於或等於18莫耳%或甚至大於或等於20莫耳%。 實例
藉由下列實例，將會進一步釐清本文所述的實施例。
藉由混合批次玻璃原料（如，SiO2 、Al2 O3 、鹼金屬碳酸鹽、硝酸鹽或硫酸鹽、鹼土金屬碳酸鹽、硝酸鹽、硫酸鹽或氧化物等之粉末，如表1A至1U所提供）來形成組成物，使得該批玻璃原料具有期望的組成物。其後，將該批玻璃原料加熱以形成熔融組成物，並接著倒入一桶水內來產生玻璃屑。在稍高的溫度下再次熔化此玻璃屑以去除氣泡。這樣的雙重熔化程序改善了實驗室規模熔化所得玻璃的品質和均質性。然後將熔融玻璃倒在鋼製桌上，並使其凝固，然後將其放置在接近玻璃的退火點之退火爐中以消除應力。接著使玻璃冷卻至室溫，並切割和拋光成樣品以進行測量。
表1A
樣品 / 莫耳 % 1 2 3 4 5 6 7
SiO2 58.811 67.679 60.260 60.410 62.196 63.894 68.640
Al2 O3 19.113 9.445 17.106 19.295 16.417 16.760 17.076
B2 O3 6.022 3.979 6.829 3.996 5.094 3.053  
P2 O5   0.003 0.027        
Li2 O 15.921 13.682 8.280 11.748 7.999 7.991 9.904
Na2 O 0.017 0.088 2.365 1.386 0.990 1.010 1.054
K2 O   0.027 0.032 0.036 0.003 0.004 0.026
MgO 0.016 0.027 1.005 0.035 2.521 1.001 0.028
CaO 0.011 0.049 0.046 0.027 0.514 1.019 0.025
SrO         0.018 0.008  
SnO2 0.074 0.074 0.071 0.072 0.102 0.106 0.067
ZrO2   0.001          
TiO2   0.006 0.007   0.504 0.509 0.009
Fe2 O3   0.016 0.020 0.021 0.006 0.006 0.016
ZnO           1.010  
Ta2 O5   4.912          
Y2 O3     3.945 2.967 3.622 1.836 3.147
La2 O3       0.001   1.785  
R2 O 15.937 13.797 10.677 13.170 8.991 9.005 10.984
RO 0.027 0.077 1.051 0.062 3.053 2.027 0.052
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -3.149 -0.490 0.532 -1.612 0.556 -0.805 -1.329
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -3.176 -0.560 -6.428 -6.125 -7.426 -7.755 -6.092
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -3.149 -0.484 -5.378 -6.062 -4.373 -5.728 -6.040
Li2 O / R2 O 0.999 0.992 0.775 0.892 0.890 0.887 0.902
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.833 0.953 0.484 0.609 0.487 0.477 0.580
表1B
樣品 / 莫耳 % 8 9 10 11 12 13 14
SiO2 55.127 65.378 69.769 67.304 67.430 62.137 67.480
Al2 O3 22.344 17.318 16.433 17.740 17.250 16.478 17.763
B2 O3 6.096 1.996       5.089  
P2 O5              
Li2 O 16.320 9.537 9.600 9.446 9.564 8.009 10.221
Na2 O   2.308 1.003 2.060 2.307 0.975 1.085
K2 O   0.026 0.025 0.027 0.026 0.004 0.026
MgO 0.023 0.028 0.024 0.026 0.028 2.530 0.028
CaO 0.010 0.024 0.023 0.024 0.024 0.516 0.025
SrO           0.008  
SnO2 0.075 0.073 0.063 0.069 0.069 0.108 0.070
ZrO2              
TiO2   0.008 0.008 0.009 0.009 0.510 0.008
Fe2 O3   0.016 0.016 0.017 0.017 0.006 0.017
ZnO           0.001  
Ta2 O5              
Y2 O3   3.279 3.029 3.271 3.269 1.841 3.271
La2 O3           1.780  
R2 O 16.320 11.871 10.628 11.532 11.896 8.988 11.332
RO 0.033 0.052 0.048 0.050 0.052 3.054 0.053
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -5.991 -0.485 -1.223 -1.260 -0.408 0.487 -1.480
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -6.024 -5.447 -5.806 -6.208 -5.354 -7.489 -6.430
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -5.991 -5.395 -5.758 -6.158 -5.302 -4.436 -6.378
Li2 O / R2 O 1.000 0.803 0.903 0.819 0.804 0.891 0.902
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.730 0.551 0.584 0.532 0.554 0.486 0.575
表1C
樣品 / 莫耳 % 15 16 17 18 19 20 21
SiO2 61.987 62.298 60.710 64.320 60.039 62.075 64.220
Al2 O3 19.915 19.332 19.301 19.357 19.799 20.251 19.403
B2 O3   1.969 2.434   3.864    
P2 O5         0.025    
Li2 O 12.035 11.844 11.535 11.764 15.871 13.992 11.811
Na2 O 1.876 1.389 1.674 1.387 0.171 1.871 1.369
K2 O 0.038 0.036 0.057 0.036 0.039 0.039 0.035
MgO 3.966 0.038 0.039 0.031 0.029 0.030 0.032
CaO 0.071 0.026 0.037 0.029 0.050 0.049 0.030
SrO              
SnO2 0.080 0.072 0.071 0.072 0.079 0.075 0.077
ZrO2              
TiO2              
Fe2 O3 0.025 0.021 0.030 0.021 0.024 0.023 0.022
ZnO              
Ta2 O5              
Y2 O3 0.001 2.966 4.102 2.974   1.587 2.008
La2 O3   0.001   0.001     0.984
R2 O 13.949 13.269 13.267 13.186 16.081 15.901 13.216
RO 4.037 0.064 0.077 0.060 0.079 0.079 0.062
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -1.928 -1.548 0.195 -1.647 -3.638 -1.889 -1.638
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -5.966 -6.062 -6.034 -6.170 -3.717 -4.349 -6.188
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -1.929 -5.998 -5.958 -6.110 -3.638 -4.270 -6.126
Li2 O / R2 O 0.863 0.893 0.869 0.892 0.987 0.880 0.894
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.604 0.613 0.598 0.608 0.802 0.691 0.609
表1D
樣品 / 莫耳 % 22 23 24 25 26 27 28
SiO2 62.207 66.498 67.985 62.259 63.276 62.016 65.005
Al2 O3 20.615 18.838 8.530 19.915 18.482 19.883 19.149
B2 O3         1.925    
P2 O5     0.007        
Li2 O 11.969 8.562 15.657 15.471 11.250 14.026 11.383
Na2 O 1.848 0.092 0.106 0.147 0.724 1.875 0.134
K2 O 0.040 0.042 0.038 0.047 0.058 0.039 0.041
MgO 0.031 0.032 0.036 2.000 0.030 1.993 0.030
CaO 0.049 0.034 0.060 0.045 0.040 0.058 0.035
SrO              
SnO2 0.070 0.069 0.074 0.078 0.067 0.077 0.069
ZrO2     0.995        
TiO2   0.005 0.007 0.004      
Fe2 O3 0.023 0.023 0.021 0.027 0.028 0.024 0.022
ZnO              
Ta2 O5     6.473        
Y2 O3 3.138 5.788     4.111 0.001 4.122
La2 O3              
R2 O 13.856 8.696 15.800 15.665 12.032 15.940 11.558
RO 0.081 0.065 0.096 2.045 0.070 2.052 0.065
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -1.972 -1.400 -0.109 -2.209 -0.214 -1.891 -1.344
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -6.759 -10.142 0.797 -4.250 -6.450 -3.944 -7.591
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -6.679 -10.077 0.893 -2.205 -6.380 -1.892 -7.526
Li2 O / R2 O 0.864 0.985 0.991 0.988 0.935 0.880 0.985
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.581 0.455 1.044 0.777 0.609 0.705 0.594
表1E
樣品 / 莫耳 % 29 30 31 32 33 34 35
SiO2 64.873 65.670 64.170 62.747 63.393 64.737 62.114
Al2 O3 12.941 19.068 19.451 19.158 20.823 17.942 20.443
B2 O3 5.952            
P2 O5         0.029    
Li2 O 16.128 10.281 11.811 12.038 15.377 11.087 12.990
Na2 O 0.001 0.101 1.367 1.700 0.144 1.559 1.862
K2 O 0.001 0.043 0.036 0.059 0.043 0.044 0.040
MgO 0.012 0.034 0.025 0.030 0.030 2.089 0.029
CaO 0.011 0.034 0.031 0.040 0.051 0.060 0.050
SrO              
SnO2 0.076 0.068 0.078 0.069 0.078 0.097 0.071
ZrO2              
TiO2   0.005          
Fe2 O3   0.022 0.022 0.029 0.024 0.026 0.023
ZnO              
Ta2 O5              
Y2 O3   4.655 1.022 4.115   2.351 2.368
La2 O3     1.979        
R2 O 16.130 10.425 13.214 13.797 15.565 12.690 14.893
RO 0.023 0.068 0.056 0.070 0.081 2.148 0.079
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 3.212 -1.597 -1.680 0.882 -5.177 0.423 -1.919
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 3.188 -8.643 -6.237 -5.360 -5.258 -5.252 -5.550
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 3.212 -8.575 -6.182 -5.290 -5.177 -3.104 -5.471
Li2 O / R2 O 1.000 0.986 0.894 0.872 0.988 0.874 0.872
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 1.246 0.539 0.607 0.628 0.738 0.618 0.635
表1F
樣品 / 莫耳 % 36 37 38 39 40 41 42
SiO2 62.309 67.172 59.972 62.144 66.226 64.902 67.716
Al2 O3 17.952 17.866 19.784 19.928 16.015 19.307 10.551
B2 O3 2.024       2.004    
P2 O5 1.948   0.025   0.026   0.006
Li2 O 15.372 11.359 15.845 15.595 15.336 11.940 15.575
Na2 O 0.177 0.128 0.163 2.107 0.176 0.111 0.109
K2 O 0.040 0.036 0.040 0.048 0.039 0.041 0.038
MgO 0.024 0.023 3.989 0.029 0.022 0.032 0.031
CaO 0.048 0.034 0.073 0.032 0.047 0.034 0.056
SrO              
SnO2 0.076 0.065 0.077 0.079 0.077 0.072 0.074
ZrO2             0.001
TiO2       0.005   0.005 0.005
Fe2 O3 0.024 0.021 0.025 0.026 0.024 0.023 0.021
ZnO              
Ta2 O5             5.806
Y2 O3   3.275       3.520  
La2 O3              
R2 O 15.589 11.524 16.047 17.750 15.552 12.091 15.722
RO 0.072 0.056 4.063 0.061 0.069 0.066 0.086
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -2.291 -1.373 0.326 -2.122 -0.394 -1.875 -0.555
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.363 -6.342 -3.737 -2.178 -0.463 -7.216 -0.635
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.291 -6.286 0.326 -2.117 -0.394 -7.150 -0.549
Li2 O / R2 O 0.986 0.986 0.987 0.879 0.986 0.988 0.991
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.856 0.636 0.801 0.783 0.958 0.618 0.952
表1G
樣品 / 莫耳 % 43 44 45 46 47 48 49
SiO2 64.149 63.875 61.952 56.390 73.673 63.929 63.779
Al2 O3 17.929 19.491 15.735 21.766 8.867 19.786 20.330
B2 O3     6.021        
P2 O5 1.989     0.031 0.002 0.025 0.028
Li2 O 13.816 13.944 16.184 17.506 12.741 13.910 15.481
Na2 O 1.882 0.114 0.001 0.178 0.089 2.114 0.151
K2 O 0.048 0.042 0.001 0.047 0.022 0.040 0.040
MgO 0.039 0.030 0.014 3.840 0.023 0.029 0.032
CaO 0.028 0.032 0.010 0.066 0.042 0.048 0.049
SrO              
SnO2 0.081 0.073 0.077 0.103 0.074 0.079 0.080
ZrO2         0.004    
TiO2 0.006 0.005   0.006 0.007    
Fe2 O3 0.027 0.022   0.028 0.014 0.023 0.024
ZnO       0.002      
Ta2 O5         4.429    
Y2 O3   2.357          
La2 O3              
R2 O 15.746 14.100 16.185 17.731 12.852 16.064 15.672
RO 0.067 0.062 0.024 3.906 0.065 0.077 0.081
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -2.121 -1.798 0.474 -0.134 -0.390 -3.644 -4.577
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.182 -5.391 0.450 -4.034 -0.444 -3.722 -4.658
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.115 -5.329 0.474 -0.128 -0.379 -3.644 -4.577
Li2 O / R2 O 0.877 0.989 1.000 0.987 0.991 0.866 0.988
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.771 0.715 1.028 0.804 0.958 0.703 0.761
表1H
樣品 / 莫耳 % 50 51 52 53 54 55 56
SiO2 67.722 61.195 62.555 64.263 64.628 64.149 60.325
Al2 O3 11.522 18.545 15.206 16.019 19.267 19.509 21.884
B2 O3   3.914 6.120 4.011      
P2 O5 0.008     0.026     0.028
Li2 O 15.570 11.261 15.992 15.281 10.255 11.823 17.384
Na2 O 0.121 0.722 0.022 0.182 2.087 1.353 0.152
K2 O 0.038 0.057   0.039 0.042 0.036 0.039
MgO 0.031 0.027 0.012 0.025 0.032 0.018 0.030
CaO 0.056 0.040 0.011 0.047 0.032 0.032 0.051
SrO              
SnO2 0.076 0.069 0.074 0.076 0.070 0.082 0.077
ZrO2              
TiO2 0.006            
Fe2 O3 0.020 0.028   0.024 0.022 0.022 0.024
ZnO              
Ta2 O5 4.818            
Y2 O3   4.133     3.547 0.010  
La2 O3           2.956  
R2 O 15.729 12.039 16.014 15.502 12.384 13.212 17.574
RO 0.088 0.067 0.024 0.072 0.064 0.050 0.081
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -0.530 -0.240 0.831 -0.445 -1.499 -1.796 -4.229
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -0.612 -6.506 0.807 -0.517 -6.883 -6.296 -4.310
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -0.524 -6.440 0.831 -0.445 -6.819 -6.246 -4.229
Li2 O / R2 O 0.990 0.935 0.999 0.986 0.828 0.895 0.989
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.953 0.607 1.052 0.954 0.532 0.606 0.794
表1I
樣品 / 莫耳 % 57 58 59 60 61 62 63
SiO2 65.103 66.815 63.706 64.095 60.942 63.118 63.972
Al2 O3 18.533 11.304 20.444 18.978 16.762 19.733 19.849
B2 O3   6.023     6.015    
P2 O5     0.028 0.030      
Li2 O 11.266 15.724 15.447 13.813 16.165 15.619 15.739
Na2 O 0.735 0.027 0.145 2.858 0.003 0.121 0.153
K2 O 0.058   0.041 0.049   0.041 0.053
MgO 0.030 0.009 0.030 0.032 0.017 0.033 0.029
CaO 0.040 0.011 0.050 0.029 0.011 0.032 0.057
SrO              
SnO2 0.071 0.074 0.078 0.078 0.078 0.074 0.110
ZrO2              
TiO2       0.005   0.005  
Fe2 O3 0.029 0.001 0.024 0.027   0.022 0.031
ZnO              
Ta2 O5              
Y2 O3 4.127         1.190 0.001
La2 O3              
R2 O 12.058 15.752 15.633 16.719 16.168 15.781 15.945
RO 0.070 0.020 0.080 0.061 0.028 0.064 0.086
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -0.214 4.468 -4.731 -2.203 -0.566 -2.107 -3.816
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -6.475 4.448 -4.811 -2.259 -0.594 -3.952 -3.904
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -6.405 4.468 -4.731 -2.198 -0.566 -3.887 -3.818
Li2 O / R2 O 0.934 0.998 0.988 0.826 1.000 0.990 0.987
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.608 1.391 0.756 0.728 0.964 0.792 0.793
表1J
樣品 / 莫耳 % 64 65 66 67 68 69 70
SiO2 64.156 62.006 65.660 63.042 56.271 61.960 66.297
Al2 O3 17.989 19.847 13.563 18.844 23.630 19.771 17.837
B2 O3 1.972            
P2 O5 0.030   0.008   0.030 1.942  
Li2 O 13.738 16.051 15.531 11.577 19.560 15.908 9.662
Na2 O 1.887 1.873 0.121 1.673 0.191 0.186 0.139
K2 O 0.047 0.038 0.037 0.056 0.045 0.039 0.043
MgO 0.037 0.030 0.034 2.486 0.035 0.028 0.026
CaO 0.029 0.045 0.055 0.048 0.058 0.050 0.035
SrO              
SnO2 0.079 0.079 0.074 0.074 0.104 0.079 0.067
ZrO2     0.001        
TiO2 0.005   0.005   0.005    
Fe2 O3 0.027 0.023 0.020 0.030 0.028 0.023 0.022
ZnO         0.001    
Ta2 O5     4.882        
Y2 O3   0.001   2.162     5.863
La2 O3              
R2 O 15.671 17.962 15.689 13.306 19.796 16.133 9.845
RO 0.065 0.075 0.089 2.534 0.093 0.078 0.060
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -2.257 -1.810 -2.672 0.239 -3.746 -3.559 0.862
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.317 -1.885 -2.756 -5.538 -3.834 -3.637 -7.992
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.252 -1.810 -2.667 -3.004 -3.741 -3.559 -7.932
Li2 O / R2 O 0.877 0.894 0.990 0.870 0.988 0.986 0.981
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.764 0.809 0.842 0.614 0.828 0.805 0.542
表1K
樣品 / 莫耳 % 71 72 73 74 75 76 77
SiO2 66.499 63.859 67.648 66.007 68.157 64.184 66.208
Al2 O3 18.417 19.309 12.056 18.533 16.003 18.962 17.902
B2 O3         0.004    
P2 O5   0.036 0.005   0.027   0.025
Li2 O 14.422 14.185 14.614 11.714 13.463 13.040 15.456
Na2 O 0.401 2.356 0.109 0.136 0.145 2.603 0.174
K2 O 0.051 0.051 0.032 0.039 0.047 0.048 0.040
MgO 0.029 0.028 0.032 0.024 1.999 0.056 0.022
CaO 0.047 0.055 0.051 0.034 0.041 0.987 0.049
SrO              
SnO2 0.100 0.076 0.074 0.067 0.076 0.082 0.077
ZrO2     0.001        
TiO2   0.008 0.003   0.003 0.005  
Fe2 O3 0.029 0.030 0.018 0.021 0.026 0.027 0.023
ZnO         0.001    
Ta2 O5     5.345        
Y2 O3 0.001 0.001   3.401      
La2 O3              
R2 O 14.873 16.591 14.754 11.889 13.655 15.691 15.671
RO 0.076 0.082 0.083 0.058 2.041 1.043 0.071
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -3.467 -2.641 -2.568 -1.484 -0.310 -2.232 -2.161
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -3.544 -2.718 -2.647 -6.645 -2.347 -3.271 -2.232
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -3.468 -2.635 -2.564 -6.586 -0.307 -2.227 -2.161
Li2 O / R2 O 0.970 0.855 0.990 0.985 0.986 0.831 0.986
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.783 0.735 0.840 0.632 0.841 0.688 0.863
表1L
樣品 / 莫耳 % 78 79 80 81 82 83 84
SiO2 56.465 64.057 58.297 68.178 62.436 62.204 63.150
Al2 O3 22.874 20.040 21.842 7.983 20.831 19.899 19.502
B2 O3              
P2 O5 0.027   0.030   0.029 0.030  
Li2 O 20.249 15.826 15.492 15.834 16.335 15.494 11.290
Na2 O 0.154   0.140   0.143 0.140 1.696
K2 O 0.039   0.049   0.042 0.049 0.057
MgO 0.027   0.033   0.027 0.032 0.030
CaO 0.052   0.042   0.050 0.035 0.042
SrO     3.961     2.000  
SnO2 0.078 0.077 0.073 0.071 0.077 0.077 0.070
ZrO2              
TiO2              
Fe2 O3 0.024   0.026   0.024 0.026 0.028
ZnO              
Ta2 O5       7.934      
Y2 O3             4.125
La2 O3              
R2 O 20.443 15.826 15.680 15.834 16.519 15.683 13.043
RO 0.079   4.036   0.078 2.067 0.073
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -2.352 -4.214 -2.126 -0.083 -4.234 -2.150 -0.199
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.432 -4.214 -6.162 -0.083 -4.312 -4.216 -6.459
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.352 -4.214 -2.126 -0.083 -4.234 -2.150 -6.387
Li2 O / R2 O 0.991 1.000 0.988 1.000 0.989 0.988 0.866
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.885 0.790 0.709 0.995 0.784 0.779 0.579
表1M
樣品 / 莫耳 % 85 86 87 88 89 90 91
SiO2 64.277 50.487 62.455 65.248 60.398 71.690 61.221
Al2 O3 18.977 25.718 20.004 18.855 20.915 9.431 20.471
B2 O3              
P2 O5   0.028   0.026 0.028 0.004  
Li2 O 12.187 23.369 17.197 15.472 18.287 13.649 11.235
Na2 O 2.363 0.162 0.124 0.175 0.143 0.091 0.726
K2 O 0.049 0.040 0.039 0.041 0.040 0.028 0.056
MgO 0.069 0.035 0.030 0.025 0.030 0.023 1.998
CaO 1.959 0.054 0.031 0.050 0.051 0.048 0.053
SrO              
SnO2 0.080 0.077 0.080 0.076 0.077 0.074 0.069
ZrO2     0.001     0.004  
TiO2 0.005   0.005     0.005  
Fe2 O3 0.028 0.024 0.022 0.023 0.024 0.016 0.029
ZnO              
Ta2 O5           4.926  
Y2 O3     0.001       4.132
La2 O3              
R2 O 14.598 23.571 17.361 15.688 18.470 13.767 12.017
RO 2.028 0.089 0.061 0.076 0.081 0.071 2.050
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -2.357 -2.058 -2.587 -3.091 -2.363 -0.528 -0.206
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -4.379 -2.147 -2.643 -3.166 -2.444 -0.590 -8.454
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.351 -2.058 -2.582 -3.091 -2.363 -0.519 -6.404
Li2 O / R2 O 0.835 0.991 0.991 0.986 0.990 0.991 0.935
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.642 0.909 0.860 0.821 0.874 0.951 0.549
表1N
樣品 / 莫耳 % 92 93 94 95 96 97 98
SiO2 58.314 66.391 64.306 58.210 69.720 63.884 62.240
Al2 O3 21.899 13.848 17.997 21.863 9.441 19.848 19.895
B2 O3         2.003    
P2 O5       0.030 0.003 0.026 1.985
Li2 O 15.437 15.725 13.638 15.515 13.659 11.944 15.491
Na2 O 0.140   2.852 0.286 0.099 4.068 0.160
K2 O 0.048   0.048 0.047 0.028 0.040 0.047
MgO 3.989   0.051 0.033 0.025 0.028 0.029
CaO 0.058   0.990 0.035 0.046 0.050 0.033
SrO       0.001      
SnO2 0.078 0.072 0.078 0.076 0.074 0.077 0.078
ZrO2         0.001   0.001
TiO2 0.003   0.005   0.005    
Fe2 O3 0.028   0.027 0.026 0.016 0.024 0.026
ZnO       3.863      
Ta2 O5   3.964     4.868    
Y2 O3              
La2 O3              
R2 O 15.625 15.725 16.538 15.847 13.786 16.052 15.699
RO 4.047   1.041 0.069 0.072 0.078 0.062
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -2.230 -2.087 -0.423 -5.947 -0.457 -3.719 -4.135
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -6.274 -2.087 -1.459 -6.016 -0.523 -3.796 -4.196
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.227 -2.087 -0.418 -5.947 -0.451 -3.719 -4.134
Li2 O / R2 O 0.988 1.000 0.825 0.979 0.991 0.744 0.987
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.705 0.883 0.758 0.710 0.955 0.602 0.779
表1O
樣品 / 莫耳 % 99 100 101 102 103 104 105
SiO2 68.763 64.172 62.137 62.235 58.341 72.009 65.152
Al2 O3 8.001 17.799 19.890 19.917 21.896 15.898 16.946
B2 O3              
P2 O5   0.046 0.030     0.028 1.987
Li2 O 15.242 17.501 15.561 15.502 15.473 11.719 13.794
Na2 O 0.111 0.167 0.223 0.153 4.056 0.129 1.895
K2 O   0.044 0.048 0.048 0.050 0.041 0.048
MgO 0.028 0.037 0.026 0.065 0.032 0.024 0.036
CaO   0.069 0.033 1.962 0.035 0.045 0.028
SrO     0.001        
SnO2 0.070 0.103 0.078 0.080 0.078 0.076 0.076
ZrO2   0.001 0.001        
TiO2   0.004   0.004 0.003   0.005
Fe2 O3   0.029 0.026 0.027 0.026 0.024 0.027
ZnO     1.935        
Ta2 O5 7.785            
Y2 O3              
La2 O3              
R2 O 15.353 17.712 15.832 15.703 19.579 11.889 15.737
RO 0.028 0.107 0.060 2.027 0.067 0.069 0.063
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -0.404 0.015 -3.999 -2.191 -2.253 -3.940 -1.150
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -0.433 -0.088 -4.058 -4.214 -2.317 -4.009 -1.209
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -0.404 0.019 -3.999 -2.186 -2.250 -3.940 -1.145
Li2 O / R2 O 0.993 0.988 0.983 0.987 0.790 0.986 0.877
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.966 0.983 0.782 0.778 0.707 0.737 0.814
表1P
樣品 / 莫耳 % 106 107 108 109 110 111 112
SiO2 56.302 69.841 58.452 66.063 56.435 64.262 64.517
Al2 O3 21.744 10.004 19.887 17.946 19.864 17.970 18.772
B2 O3     2.035 0.004      
P2 O5 0.031 0.006 3.864 0.027 0.031 0.031 1.989
Li2 O 19.530 14.640 15.349 13.799 19.347 15.520 14.342
Na2 O 0.184 0.107 0.187 1.933 0.176 0.158 0.149
K2 O 0.048 0.033 0.042 0.048 0.046 0.049 0.044
MgO 1.925 0.032 0.025 0.030 3.858 0.027 0.029
CaO 0.063 0.050 0.051 0.033 0.067 0.032 0.050
SrO           0.002  
SnO2 0.104 0.073 0.077 0.078 0.105 0.073 0.077
ZrO2   0.001       1.822  
TiO2 0.006 0.004   0.004 0.005    
Fe2 O3 0.028 0.019 0.024 0.026 0.028 0.027 0.024
ZnO 0.002     0.001 0.002    
Ta2 O5   5.178          
Y2 O3              
La2 O3              
R2 O 19.762 14.780 15.578 15.780 19.569 15.727 14.535
RO 1.988 0.082 0.076 0.063 3.925 0.061 0.080
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 0.001 -0.325 -4.234 -2.107 3.625 -4.004 -4.158
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -1.983 -0.402 -4.309 -2.166 -0.295 -2.243 -4.237
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 0.006 -0.320 -4.234 -2.103 3.630 -2.181 -4.158
Li2 O / R2 O 0.988 0.991 0.985 0.874 0.989 0.987 0.987
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.898 0.964 0.772 0.769 0.974 0.864 0.764
表1Q
樣品 / 莫耳 % 113 114 115 116 117 118 119
SiO2 50.564 62.341 72.245 62.196 60.456 56.429 75.961
Al2 O3 24.785 19.973 13.946 17.905 17.970 21.792 11.963
B2 O3         3.989    
P2 O5 0.029   0.046 3.951 1.955 3.933 0.044
Li2 O 24.226 13.636 13.297 13.835 15.234 17.467 11.594
Na2 O 0.161 2.842 0.157 1.887 0.179 0.153 0.141
K2 O 0.040 0.049 0.044 0.048 0.040 0.039 0.042
MgO 0.033 0.053 0.031 0.035 0.023 0.030 0.029
CaO 0.054 0.988 0.068 0.028 0.049 0.049 0.063
SrO              
SnO2 0.077 0.080 0.103 0.077 0.076 0.077 0.102
ZrO2     0.001       0.001
TiO2   0.005 0.005 0.005     0.005
Fe2 O3 0.023 0.027 0.030 0.026 0.024 0.024 0.029
ZnO     0.001        
Ta2 O5              
Y2 O3              
La2 O3              
R2 O 24.427 16.526 13.498 15.770 15.452 17.659 11.777
RO 0.087 1.041 0.099 0.062 0.072 0.079 0.092
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -0.270 -2.411 -0.354 -2.078 -2.445 -4.053 -0.100
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -0.358 -3.446 -0.447 -2.135 -2.517 -4.132 -0.186
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -0.270 -2.406 -0.348 -2.073 -2.445 -4.053 -0.094
Li2 O / R2 O 0.992 0.825 0.985 0.877 0.986 0.989 0.984
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.977 0.683 0.953 0.773 0.848 0.802 0.969
表1R
樣品 / 莫耳 % 120 121 122 123 124 125 126
SiO2 64.192 56.220 62.292 66.224 72.113 64.946 64.321
Al2 O3 16.965 21.717 18.961 14.044 14.932 16.873 17.778
B2 O3       2.036      
P2 O5   0.031   0.026 0.028 1.950 3.945
Li2 O 13.793 21.536 13.701 15.284 12.592 14.083 13.579
Na2 O 2.854 0.187 2.851 0.184 0.121 1.898 0.149
K2 O 0.048 0.047 0.049 0.040 0.040 0.051 0.041
MgO 0.072 0.031 0.069 1.994 0.022 0.026 0.030
CaO 1.956 0.057 1.959 0.058 0.043 0.053 0.047
SrO              
SnO2 0.078 0.104 0.078 0.078 0.079 0.074 0.079
ZrO2              
TiO2 0.005 0.006 0.004     0.007  
Fe2 O3 0.027 0.028 0.028 0.024 0.024 0.030 0.024
ZnO   0.002          
Ta2 O5              
Y2 O3           0.001  
La2 O3              
R2 O 16.695 21.771 16.601 15.508 12.753 16.032 13.769
RO 2.028 0.089 2.027 2.052 0.064 0.079 0.076
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 1.754 0.137 -0.337 3.516 -2.114 -0.768 -3.933
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -0.269 0.054 -2.360 1.463 -2.179 -0.841 -4.009
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 1.759 0.142 -0.333 3.516 -2.114 -0.762 -3.933
Li2 O / R2 O 0.826 0.989 0.825 0.986 0.987 0.878 0.986
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.813 0.992 0.723 1.088 0.843 0.835 0.764
表1S
樣品 / 莫耳 % 127 128 129 130 131 132 133
SiO2 60.209 59.997 58.310 60.204 62.342 63.788 60.041
Al2 O3 15.916 19.736 21.881 19.782 18.920 19.764 19.786
B2 O3         0.004    
P2 O5 0.032 3.860   0.045 1.948    
Li2 O 19.563 15.989 15.485 19.480 12.649 15.940 15.731
Na2 O 0.159 0.188 0.145 0.174 3.893 0.168 0.159
K2 O 0.047 0.039 0.051 0.042 0.051 0.067 0.061
MgO 3.839 0.032 0.109 0.037 0.030 0.030 3.960
CaO 0.065 0.049 3.898 0.071 0.035 0.050 0.074
SrO              
SnO2 0.104 0.079 0.079 0.103 0.076 0.100 0.100
ZrO2       0.001 0.005   0.001
TiO2 0.006   0.004 0.003 0.003    
Fe2 O3 0.027 0.024 0.029 0.029 0.026 0.029 0.028
ZnO 0.004     0.001 0.001    
Ta2 O5              
Y2 O3              
La2 O3              
R2 O 19.769 16.217 15.681 19.696 16.593 16.174 15.950
RO 3.904 0.081 4.007 0.108 0.065 0.081 4.034
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 7.751 -3.438 -2.197 0.019 -2.270 -3.510 0.197
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 3.854 -3.519 -6.200 -0.086 -2.328 -3.590 -3.836
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 7.758 -3.438 -2.193 0.022 -2.262 -3.510 0.198
Li2 O / R2 O 0.990 0.986 0.988 0.989 0.762 0.985 0.986
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 1.229 0.810 0.708 0.985 0.669 0.806 0.795
表1T
樣品 / 莫耳 % 134 135 136 137 138 139 140
SiO2 70.126 65.218 67.175 64.304 68.207 58.322 64.204
Al2 O3 15.959 17.890 16.907 17.805 15.901 21.878 15.920
B2 O3           0.004  
P2 O5 0.028 0.990 0.025 1.952 1.992 0.031 3.947
Li2 O 13.537 15.486 15.486 15.524 13.549 13.656 13.806
Na2 O 0.130 0.184 0.182 0.189 0.131 5.874 1.894
K2 O 0.040 0.040 0.040 0.043 0.040 0.049 0.048
MgO 0.027 0.019 0.025 0.024 0.026 0.031 0.036
CaO 0.045 0.048 0.047 0.050 0.046 0.039 0.027
SrO              
SnO2 0.078 0.077 0.078 0.078 0.078 0.077 0.079
ZrO2              
TiO2           0.003 0.006
Fe2 O3 0.025 0.023 0.023 0.023 0.024 0.026 0.026
ZnO           0.001  
Ta2 O5              
Y2 O3              
La2 O3              
R2 O 13.707 15.709 15.708 15.756 13.720 19.579 15.748
RO 0.072 0.067 0.072 0.074 0.072 0.070 0.063
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -2.180 -2.113 -1.126 -1.975 -2.109 -2.232 -0.114
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.252 -2.180 -1.198 -2.049 -2.180 -2.299 -0.172
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.180 -2.113 -1.126 -1.975 -2.109 -2.229 -0.109
Li2 O / R2 O 0.988 0.986 0.986 0.985 0.988 0.697 0.877
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.848 0.866 0.916 0.872 0.852 0.624 0.867
表1U
樣品 / 莫耳 % 141 142 143 144 145
SiO2 66.205 62.342 70.080 67.950 68.763
Al2 O3 16.930 19.924 14.904 15.833 8.001
B2 O3 0.004 0.004      
P2 O5 1.953 0.028 1.987    
Li2 O 12.739 13.559 12.685 15.793 15.242
Na2 O 1.925 3.895 0.131 0.168 0.111
K2 O 0.050 0.051 0.039 0.066  
MgO 0.032 0.034 0.024 0.031 0.028
CaO 0.036 0.038 0.044 0.057  
SrO          
SnO2 0.078 0.077 0.076 0.065 0.070
ZrO2 0.005     0.001  
TiO2 0.003 0.002      
Fe2 O3 0.026 0.026 0.024 0.031  
ZnO 0.001 0.001      
Ta2 O5          
Y2 O3          
La2 O3          
R2 O 14.714 17.505 12.855 16.028 15.353
RO 0.069 0.072 0.068 0.088 0.028
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 + 1.5*RE2 O3 – ZrO2 – TiO2 -2.155 -2.349 -1.982 0.282 7.380
R2 O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.216 -2.419 -2.049 0.195 7.352
R2 O + R′O – Al2 O3 – Ta2 O5 -2.147 -2.347 -1.982 0.283 7.380
Li2 O / R2 O 0.866 0.775 0.987 0.985 0.993
Li2 O / (Al2 O3 + Ta2 O5 ) 0.752 0.681 0.851 0.998 1.905
藉由上文論述之方法研究組成物的性質，結果表列於表2A至2U中。應變點、退火點、軟化溫度及液相溫度以°C表示。CTE以數值x10-7 /°C表示。密度以g/cm3 表示。液相黏度以kP表示。K1C 以MPa√m表示。剪切模數及楊氏模數以GPa表示，而作為楊氏模數與密度之間的比值之比模數則以GPa·cm·g-1 表示。帕松比無單位。G1C 以J/m2 表示。SOC以nm/cm/MPa表示。經退火和虛擬玻璃的最大CT值均以MPa表示。再者，達到這些最大CT值所需之離子交換時間以小時表示。
表2A
性質 1 2 3 4 5 6 7
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 58   52 54.9     49
應變 (°C) 574 594 614 627 633 634 694
退火 (°C) 620 640 660 672 678 680 742
軟化 (°C) 830 843          
密度 (g/cm3 ) 2.377 2.907 2.593 2.564 2.601 2.678 2.571
液相溫度 (°C) 1310 1240 1165 1270 1155 1200 1305
液相黏度 (kP) 0.8 2.3 4.9 1.1 9.3 5.0 3.8
K1C (MPa√m) 0.849 0.890 0.880 0.875 0.876 0.869 0.872
帕松比 0.231 0.215 0.241 0.237 0.233 0.221 0.226
剪切模數 (GPa) 32.27 36.54 35.03 35.58 35.99 36.06 36.47
楊氏模數 (GPa) 79.36 88.74 86.94 87.98 88.67 88.05 89.36
比模數 (GPa·cm3 /g) 33.39 30.52 33.53 34.31 34.09 32.88 34.76
G1C (J/m2 ) 9.08 8.93 8.91 8.70 8.65 8.58 8.51
SOC (nm/cm/MPa) 30.66 35.08 29.05 28.59 28.7 28.1 28.01
最大 CT ( 退火； MPa) 385 315 177 270 185 195 215
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 64 32 24 24 64 64 20
最大 CT ( 虛擬； MPa)     156        
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)     24        
D 390°C  (um2 /hr) 455 827   270      
D 430°C  (um2 /hr) 1130 1803 423 770 361 308 1232
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 435050 567945 74871 207900 66785 60060 264880
表2B
性質 8 9 10 11 12 13 14
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 56.8 53.6 48.2 51.5 53.4   49.6
應變 (°C) 585 657 699 690 685 620 693
退火 (°C) 628 705 746 737 732 665 738
軟化 (°C) 824            
密度 (g/cm3 ) 2.409 2.573 2.558 2.586 2.583 2.652 2.585
液相溫度 (°C) ＞1460 1245 1300 1285 1265 1165 1305
液相黏度 (kP)   5.0 5.5 4.5 5.8 6.1 3.1
K1C (MPa√m) 0.839 0.864 0.864 0.870 0.866 0.856 0.866
帕松比 0.235 0.229 0.220 0.227 0.227 0.238 0.227
剪切模數 (GPa) 33.51 35.78 36.34 36.61 36.40 35.58 36.75
楊氏模數 (GPa) 82.74 87.98 88.60 89.84 89.36 88.05 90.18
比模數 (GPa·cm3 /g) 34.34 34.19 34.64 34.74 34.59 33.20 34.89
G1C (J/m2 ) 8.51 8.49 8.43 8.43 8.39 8.32 8.32
SOC (nm/cm/MPa) 29.44 28.39 28.48 27.98 28.07 28.51 27.81
最大 CT ( 退火； MPa) 340 189 200 192 184 178 220
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 72 20 20 20 18 64 28
最大 CT ( 虛擬； MPa)              
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)              
D 390°C  (um2 /hr) 218            
D 430°C  (um2 /hr)   1206 1356 1275 1465 292 1103
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 74120 227934 271200 244800 269560 51976 242660
表2C
性質 15 16 17 18 19 20 21
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 56.4 55.4 56.9 54.6   60.8 55.7
應變 (°C) 645 650 645 682 603 662 671
退火 (°C) 690 696 689 727 648 707 717
軟化 (°C) 901   881     909  
密度 (g/cm3 ) 2.453 2.573 2.638 2.582 2.397 2.513 2.611
液相溫度 (°C) 1395 1315 1245 1315 1345 1350 1295
液相黏度 (kP) 0.7 0.9 1.6 1.3 0.7 0.9 1.8
K1C (MPa√m) 0.863 0.858 0.866 0.864 0.820 0.854 0.857
帕松比 0.231 0.233 0.237 0.232 0.218 0.228 0.227
剪切模數 (GPa) 36.47 36.20 36.87 36.75 33.51 36.20 36.54
楊氏模數 (GPa) 89.77 89.22 91.01 90.60 81.63 88.87 89.63
比模數 (GPa·cm3 /g) 36.60 34.67 34.50 35.09 34.06 35.37 34.33
G1C (J/m2 ) 8.30 8.25 8.24 8.24 8.24 8.21 8.19
SOC (nm/cm/MPa) 27.55 27.85 27.37 27.61 29.46 27.55 27.43
最大 CT ( 退火； MPa) 280 275 280 270 393 330 265
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 48 32 25 24 48 36 24
最大 CT ( 虛擬； MPa)     262     270  
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)     20     24  
D 390°C  (um2 /hr) 435 324   383 500 1078 383
D 430°C  (um2 /hr) 1364 832 521 1000 1153 1952 938
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 381920 228800 145880 270000 453129 644160 248570
表2D
性質 22 23 24 25 26 27 28
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 56.5 46.4   57.1 52.9 61.2 50
應變 (°C) 679 717 656 650 660 644 693
退火 (°C) 724 762 699 694 705 688 738
軟化 (°C)     884     901 925
密度 (g/cm3 ) 2.604 2.742   2.432 2.633 2.437 2.646
液相溫度 (°C) 1365 1305 ＞1300 1385 1290 1355 1325
液相黏度 (kP) 0.5 1.6   0.7 1.2 1.1 1.1
K1C (MPa√m) 0.868 0.881 0.875 0.841 0.862 0.843 0.865
帕松比 0.231 0.233 0.207 0.223 0.246 0.223 0.229
剪切模數 (GPa) 37.37 38.61 38.89 35.58 36.75 35.85 37.58
楊氏模數 (GPa) 92.05 95.15 93.91 87.08 91.63 87.70 92.39
比模數 (GPa·cm3 /g) 35.35 34.70   35.81 34.80 35.99 34.92
G1C (J/m2 ) 8.19 8.16 8.15 8.12 8.11 8.10 8.10
SOC (nm/cm/MPa) 27.05 26.79 34.14 27.55 26.71 27.68 27.09
最大 CT ( 退火； MPa) 275 250 382 314 320 330 342
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 72 96.5 24 20 48 36 56
最大 CT ( 虛擬； MPa)           280  
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)           24  
D 390°C  (um2 /hr) 378 100 900 587   994 205
D 430°C  (um2 /hr) 832 241 1725 1365 597 1855 546
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 228800 60250 658950 428610 191040 612150 186732
表2E
性質 29 30 31 32 33 34 35
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 59.7 48.7 56.3 55.9 54.4 55.1 61
應變 (°C) 503 704 665 678 672 654 670
退火 (°C) 544 748 710 722 718 699 714
軟化 (°C) 740         906  
密度 (g/cm3 ) 2.354 2.678 2.64 2.65 2.425 2.557 2.558
液相溫度 (°C) 1285 1305 1315 1275 1445 1300 1350
液相黏度 (kP)   1.6 1.2 1.8 0.4 2.0 0.8
K1C (MPa√m) 0.797 0.868 0.846 0.863 0.834 0.851 0.851
帕松比 0.212 0.232 0.224 0.234 0.222 0.226 0.231
剪切模數 (GPa) 32.41 37.85 36.20 37.44 35.37 36.82 36.68
楊氏模數 (GPa) 78.53 93.29 88.67 92.46 86.53 90.25 90.32
比模數 (GPa·cm3 /g) 33.36 34.83 33.59 34.89 35.68 35.30 35.31
G1C (J/m2 ) 8.09 8.08 8.07 8.06 8.04 8.02 8.02
SOC (nm/cm/MPa) 30.25 27.02 27.2 27.02 28.01 27.35 27.2
最大 CT ( 退火； MPa) 242 312 275 294 390 283 300
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 48 72 24 21.5 32 34 56
最大 CT ( 虛擬； MPa)       266   261  
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)       21   30  
D 390°C  (um2 /hr) 340 160 372   760   452
D 430°C  (um2 /hr)   410 870 505 1885 834 1358
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 82280 127920 239250 148470 735150 236022 407400
表2F
性質 36 37 38 39 40 41 42
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 58.4 51.2   65.9 59.6 50.8  
應變 (°C) 612 695 625 655 612 690 652
退火 (°C) 660 742 668 701 661 735 696
軟化 (°C) 882 941     880   884
密度 (g/cm3 ) 2.379 2.586 2.448 2.421 2.374 2.614  
液相溫度 (°C) 1325 1325 1355 1335 1365 1325 1285
液相黏度 (kP) 1.9 1.9 0.6 1.7 1.5 1.2  
K1C (MPa√m) 0.799 0.848 0.843 0.827 0.801 0.854 0.854
帕松比 0.218 0.226 0.224 0.218 0.219 0.234 0.202
剪切模數 (GPa) 32.68 36.61 36.27 35.09 33.03 37.09 38.13
楊氏模數 (GPa) 79.63 89.77 88.74 85.49 80.46 91.49 91.56
比模數 (GPa·cm3 /g) 33.47 34.71 36.25 35.31 33.89 35.00  
G1C (J/m2 ) 8.02 8.01 8.01 8.00 7.97 7.97 7.97
SOC (nm/cm/MPa) 29.91 27.71 27 27.99 29.78 27.16 33.32
最大 CT ( 退火； MPa) 330 316 470 374 340 370 380
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 24 40 64 16 16 48 20
最大 CT ( 虛擬； MPa)              
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)              
D 390°C  (um2 /hr) 1005 343 340 1121 1478 250 1135
D 430°C  (um2 /hr) 2318 916 810 2576 2505 690 2195
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 764940 289456 380700 963424 851700 255300 834100
表2G
性質 43 44 45 46 47 48 49
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 61.1 54.6 59.9 62.7     53
應變 (°C) 639 676 541 626 667 661 671
退火 (°C) 688 720 587 667 713 708 717
軟化 (°C)         919    
密度 (g/cm3 ) 2.393 2.548 2.353 2.463 2.862 2.42 2.42
液相溫度 (°C) 1330 1355 1305 1345 ＞1290 1375 1410
液相黏度 (kP) 3.4 0.8   0.4   1.5 0.7
K1C (MPa√m) 0.804 0.842 0.781 0.843 0.829 0.825 0.823
帕松比 0.208 0.230 0.214 0.231 0.189 0.222 0.219
剪切模數 (GPa) 33.58 36.27 31.72 36.61 36.61 35.30 35.23
楊氏模數 (GPa) 81.22 89.29 76.95 90.05 87.08 86.25 85.84
比模數 (GPa·cm3 /g) 33.94 35.04 32.70 36.56 30.43 35.64 35.47
G1C (J/m2 ) 7.96 7.94 7.93 7.89 7.89 7.89 7.89
SOC (nm/cm/MPa) 28.81 27.51 30.88 26.4 33.64 28.3 28.17
最大 CT ( 退火； MPa) 250 405 305 450 275 315 380
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 11 32 48 72 16 4 30
最大 CT ( 虛擬； MPa)              
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)              
D 390°C  (um2 /hr) 1768 360 531 261 1520 1020 830
D 430°C  (um2 /hr) 3764 1045   747 3306 2306 2134
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 941000 423225 161955 336150 909150 726390 810920
表2H
性質 50 51 52 53 54 55 56
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C)   52.8 61.2 59.5 54 56.8 61
應變 (°C) 649 637 537 583 686 660 665
退火 (°C) 693 683 582 631 732 705 709
軟化 (°C) 885   794 840 927   906
密度 (g/cm3 )   2.623 2.353 2.365 2.615 2.667 2.432
液相溫度 (°C) ＞1310 1245 1290 1315 1320 1315 1420
液相黏度 (kP)   1.5 1.3 1.8 1.5 1.2 0.4
K1C (MPa√m) 0.842 0.842 0.778 0.788 0.846 0.833 0.826
帕松比 0.203 0.242 0.221 0.219 0.230 0.230 0.228
剪切模數 (GPa) 37.37 36.27 31.58 32.41 37.09 35.92 35.44
楊氏模數 (GPa) 89.98 90.11 77.01 79.01 91.15 88.39 87.08
比模數 (GPa·cm3 /g)   34.36 32.73 33.41 34.86 33.14 35.81
G1C (J/m2 ) 7.88 7.87 7.86 7.86 7.85 7.85 7.83
SOC (nm/cm/MPa) 32.56 27.89 30.92 30.44 27.31 27.15 27.33
最大 CT ( 退火； MPa) 375 310 335 360 250 272 485
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 20 56 40 32 24 32 32
最大 CT ( 虛擬； MPa)              
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)              
D 390°C  (um2 /hr) 1125   478 883 353 343 580
D 430°C  (um2 /hr) 2235 493 1270 1966 930 833 1410
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 838125 152830 425450 707760 232500 226576 683850
表2I
性質 57 58 59 60 61 62 63
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 52.2 58.8 54.7 64.6 60.7 57.9 57.5
應變 (°C) 686 491 672 653 559 663 664
退火 (°C) 730 529 717 701 604 708 710
軟化 (°C)         817   927
密度 (g/cm3 ) 2.643 2.353 2.419 2.415 2.359 2.482 2.416
液相溫度 (°C) 1320 1210 1390 1325 1285 1375 1390
液相黏度 (kP) 1.2 1.8 0.9 3.0   0.7 1.0
K1C (MPa√m) 0.849 0.791 0.820 0.815 0.779 0.826 0.816
帕松比 0.231 0.216 0.220 0.215 0.225 0.232 0.216
剪切模數 (GPa) 37.37 32.89 35.23 34.96 31.65 35.44 35.03
楊氏模數 (GPa) 92.05 79.91 85.91 84.87 77.57 87.22 85.15
比模數 (GPa·cm3 /g) 34.83 33.96 35.51 35.14 32.88 35.14 35.24
G1C (J/m2 ) 7.83 7.83 7.83 7.83 7.82 7.82 7.82
SOC (nm/cm/MPa) 26.14 30.11 28.03 28.44 30.86 27.67 28.06
最大 CT ( 退火； MPa) 330 214 390 295 340 448 430
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 48 50 32 13 48 20 18
最大 CT ( 虛擬； MPa)             384
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)             16
D 390°C  (um2 /hr)   282 930 1513 556 555  
D 430°C  (um2 /hr) 697 740 2400 3350   1463 2084
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 230010 158360 936000 988250 189040 655424 896120
表2J
性質 64 65 66 67 68 69 70
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 61.3 66.8   55.3 65.6   50.3
應變 (°C) 616 653 660 650 658 648 708
退火 (°C) 664 698 703 695 699 695 753
軟化 (°C)   911 891 897 887   940
密度 (g/cm3 ) 2.395 2.42   2.557 2.446 2.404 2.737
液相溫度 (°C) 1330 1345 ＞1320 1285 1445 1340 1340
液相黏度 (kP) 2.2 1.6   2.0 0.2 1.8 0.8
K1C (MPa√m) 0.802 0.818 0.837 0.843 0.829 0.801 0.859
帕松比 0.214 0.219 0.208 0.232 0.228 0.213 0.235
剪切模數 (GPa) 33.85 35.16 37.16 36.96 35.85 33.92 38.33
楊氏模數 (GPa) 82.25 85.70 89.77 91.08 88.11 82.32 94.73
比模數 (GPa·cm3 /g) 34.34 35.41   35.62 36.02 34.24 34.61
G1C (J/m2 ) 7.82 7.81 7.80 7.80 7.80 7.79 7.79
SOC (nm/cm/MPa) 29.33 27.86 32.58 27.25 26.78 28.34 26.69
最大 CT ( 退火； MPa) 290 355 400 290 530 370 290
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 18 16 24 18 40 24 88
最大 CT ( 虛擬； MPa)   31   279      
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)   14   17      
D 390°C  (um2 /hr) 1170 1300 1130   509 1025 134
D 430°C  (um2 /hr) 2601 2874 2305 751 1350 2290 346
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 754290 1020270 922000 217790 715500 847300 100340
表2K
性質 71 72 73 74 75 76 77
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 55.4 61.7   52 54.2 61.1 58.7
應變 (°C) 669 665 664 693 650 654 669
退火 (°C) 718 712 708 739 697 701 717
軟化 (°C) 943     932   920  
密度 (g/cm3 ) 2.404 2.418 2.992 2.599 2.397 2.425 2.397
液相溫度 (°C) 1380 1355 ＞1320 1330 1395 1325 1405
液相黏度 (kP) 1.8 2.1 ＜1.3 1.4 1.6 2.8 1.2
K1C (MPa√m) 0.812 0.816 0.836 0.838 0.806 0.813 0.804
帕松比 0.216 0.221 0.210 0.229 0.212 0.217 0.214
剪切模數 (GPa) 34.82 35.03 37.16 36.82 34.61 35.09 34.40
楊氏模數 (GPa) 84.67 85.56 89.98 90.53 83.84 85.36 83.50
比模數 (GPa·cm3 /g) 35.22 35.39 30.07 34.83 34.98 35.20 34.83
G1C (J/m2 ) 7.79 7.78 7.77 7.76 7.75 7.74 7.74
SOC (nm/cm/MPa) 28.54 28.34 33.61 27.41 28.67 28.13 28.73
最大 CT ( 退火； MPa) 368 307 350 335 335 275 375
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 14 10 20 40 24 8 16
最大 CT ( 虛擬； MPa) 317 281          
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h) 10 8.5          
D 390°C  (um2 /hr)   1080 1255 317 1010 1048 1375
D 430°C  (um2 /hr) 2488   2622 818 2405 2575 2343
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 915584 331560 917700 274030 805675 708125 878625
表2L
性質 78 79 80 81 82 83 84
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 68.2 58.6 61.9 53.5 58 59.6 55.6
應變 (°C) 647 667 656 661 670 658 676
退火 (°C) 688 713 697 704 715 702 721
軟化 (°C) 897 930   888      
密度 (g/cm3 ) 2.436 2.415 2.529 3.272 2.423 2.465 2.651
液相溫度 (°C) 1375 1375 1370 1315 1405 1370 1285
液相黏度 (kP) 0.3 1.3 0.5 0.7 0.6 0.9 1.5
K1C (MPa√m) 0.823 0.813 0.824 0.858 0.816 0.814 0.847
帕松比 0.231 0.220 0.228 0.208 0.224 0.222 0.241
剪切模數 (GPa) 35.58 35.03 35.78 39.51 35.23 35.09 37.44
楊氏模數 (GPa) 87.56 85.49 87.84 95.35 86.25 85.84 92.94
比模數 (GPa·cm3 /g) 35.95 35.40 34.73 29.14 35.60 34.82 35.06
G1C (J/m2 ) 7.74 7.73 7.73 7.72 7.72 7.72 7.72
SOC (nm/cm/MPa) 26.84 28.36 26.55 34.53 27.92 27.51 26.88
最大 CT ( 退火； MPa) 525 430 423 390 403 440 290
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 36 32 72 27 32 48 39
最大 CT ( 虛擬； MPa)              
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)              
D 390°C  (um2 /hr) 590 887 240 900 844 564  
D 430°C  (um2 /hr) 1320   654   2167 1510 690
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 693000 381410 276642 351000 873301 664400 200100
表2M
性質 85 86 87 88 89 90 91
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 60.6 73.1 62.7 57.4 65.1   52.4
應變 (°C) 657 629 662 671 655 663 673
退火 (°C) 703 668 706 717 698 709 717
軟化 (°C) 923 841     869 907  
密度 (g/cm3 ) 2.434 2.453 2.415 2.406 2.423 2.929 2.677
液相溫度 (°C) 1315 1435 1405 1385 1390 ＞1265 1345
液相黏度 (kP) 3.3 0.1 0.6 1.3 0.5   0.4
K1C (MPa√m) 0.816 0.830 0.807 0.805 0.811 0.828 0.858
帕松比 0.226 0.230 0.215 0.214 0.219 0.203 0.245
剪切模數 (GPa) 35.23 36.47 34.89 34.75 35.09 37.09 38.54
楊氏模數 (GPa) 86.46 89.63 84.74 84.32 85.63 89.29 95.91
比模數 (GPa·cm3 /g) 35.52 36.54 35.09 35.05 35.34 30.48 35.83
G1C (J/m2 ) 7.70 7.69 7.69 7.69 7.68 7.68 7.68
SOC (nm/cm/MPa) 27.99 25.81 27.82 28.47 28 33.59 27.13
最大 CT ( 退火； MPa) 271 525 475 395 460 305 325
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 10 26 11 24 26 16 72
最大 CT ( 虛擬； MPa)              
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)              
D 390°C  (um2 /hr) 875 388 935 1212 750 1390  
D 430°C  (um2 /hr) 2073 820 2575 2325 1800 3110 295
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 561783 430500 1223125 918375 828000 948550 95875
表2N
性質 92 93 94 95 96 97 98
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 57.3 55.9 67.2 56.2     55.9
應變 (°C) 642 653 631 624 623 659 653
退火 (°C) 684 697 678 666 671 707 699
軟化 (°C)         872    
密度 (g/cm3 ) 2.464 2.838 2.418 2.52 2.918 2.426 2.404
液相溫度 (°C) 1425 1340 1320 ＞1445 1230 ＞1340 1345
液相黏度 (kP) 0.2 1.0 2.7 ＜.17 4.3   1.8
K1C (MPa√m) 0.832 0.822 0.803 0.828 0.820 0.808 0.794
帕松比 0.230 0.211 0.212 0.233 0.211 0.219 0.216
剪切模數 (GPa) 36.75 36.47 34.75 36.40 36.40 35.09 34.06
楊氏模數 (GPa) 90.32 88.25 84.25 89.84 88.11 85.56 82.87
比模數 (GPa·cm3 /g) 36.66 31.10 34.84 35.65 30.20 35.27 34.47
G1C (J/m2 ) 7.66 7.66 7.65 7.63 7.63 7.63 7.61
SOC (nm/cm/MPa) 26.78 32 28.2 27.75 34.2 28.48 28.38
最大 CT ( 退火； MPa) 431 405 285 433 310 234 368
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 88 24 16 72 24 4 24
最大 CT ( 虛擬； MPa)              
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)              
D 390°C  (um2 /hr) 264 1066 1209 280 1090 1226 1100
D 430°C  (um2 /hr) 662   3112 740 2200 2735 2423
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 285322 431730 886920 320420 682000 639990 891664
表2O
性質 99 100 101 102 103 104 105
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 53.4 64.5 56.5 58.7 71 47.1 62.7
應變 (°C) 650 645 637 660 640 687 636
退火 (°C) 694 690 682 704 684 738 686
軟化 (°C) 883         995  
密度 (g/cm3 ) 3.266 2.4 2.46 2.436 2.441 2.377 2.385
液相溫度 (°C) 1300 1380 1365 1370 1370 1370 1330
液相黏度 (kP) 0.8 1.0 0.9 0.9 0.6 7.1 4.1
K1C (MPa√m) 0.851 0.796 0.812 0.809 0.811 0.790 0.781
帕松比 0.212 0.217 0.226 0.221 0.227 0.203 0.209
剪切模數 (GPa) 39.30 34.27 35.44 35.37 35.44 34.40 33.44
楊氏模數 (GPa) 95.22 83.43 86.94 86.32 87.01 82.74 80.88
比模數 (GPa·cm3 /g) 29.15 34.76 35.34 35.44 35.65 34.81 33.91
G1C (J/m2 ) 7.61 7.59 7.58 7.58 7.56 7.54 7.54
SOC (nm/cm/MPa) 34.82 28.16 27.99 27.59 27.37 29.95 29.15
最大 CT ( 退火； MPa) 372 400 442 442 340 240 240
最大 CT 的時間 ( 退火， h)   20.4 48 40 14 16 10
最大 CT ( 虛擬； MPa) 315            
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)              
D 390°C  (um2 /hr) 945 1218 595 600 997 1260 1947
D 430°C  (um2 /hr)   2410 1675 1460 2363 2888 4300
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 351540 964000 740350 645320 803420 693120 1032000
表2P
性質 106 107 108 109 110 111 112
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 67.6   57.4 60.5 68.1 57 55.3
應變 (°C) 621 657 604 665 586 663 662
退火 (°C) 664 701 652 713 627 710 711
軟化 (°C)   894 868        
密度 (g/cm3 ) 2.447 2.993 2.383 2.404 2.452 2.456 2.393
液相溫度 (°C) 1365 1285 1270 1350 ＞1375 ＞1445 1350
液相黏度 (kP) 0.3   2.9 2.9 ＜0.23 ＜.45 2.4
K1C (MPa√m) 0.815 0.828 0.771 0.794 0.816 0.803 0.785
帕松比 0.223 0.211 0.222 0.213 0.220 0.218 0.217
剪切模數 (GPa) 36.06 37.58 32.27 34.54 36.27 35.23 33.72
楊氏模數 (GPa) 88.11 91.01 78.94 83.77 88.53 85.77 82.05
比模數 (GPa·cm3 /g) 36.01 30.41 33.13 34.85 36.10 34.92 34.29
G1C (J/m2 ) 7.54 7.53 7.53 7.53 7.52 7.52 7.51
SOC (nm/cm/MPa) 26.53 33.61 29.62 28.5 26.19 28.94 28.89
最大 CT ( 退火； MPa) 536 335 320 311 530 401 333
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 48 20 24 16 64 24 16
最大 CT ( 虛擬； MPa)              
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)              
D 390°C  (um2 /hr) 404 1210 920 1480 280 840 1240
D 430°C  (um2 /hr) 1110 2700 1910 3214 733 2011 3340
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 594960 904500 611200 999554 388490 806411 1112220
表2Q
性質 113 114 115 116 117 118 119
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 75.7 64.9 55.6 62.6 58.6 62.1 47.4
應變 (°C) 614 647 663 616 586 631 674
退火 (°C) 652 693 714 666 633 675 728
軟化 (°C)   905 960   855 877  
密度 (g/cm3 ) 2.446 2.433 2.362 2.382 2.371 2.411 2.336
液相溫度 (°C) 1375 1325 1410 1290 1290 1365 1365
液相黏度 (kP) 0.1 1.9 3.3 5.9 2.1 0.6 14.4
K1C (MPa√m) 0.815 0.805 0.775 0.769 0.762 0.779 0.764
帕松比 0.224 0.223 0.196 0.214 0.222 0.220 0.196
剪切模數 (GPa) 36.13 35.30 33.51 32.68 31.92 33.58 32.96
楊氏模數 (GPa) 88.46 86.39 80.19 79.29 77.98 81.91 78.88
比模數 (GPa·cm3 /g) 36.17 35.51 33.95 33.29 32.89 33.97 33.77
G1C (J/m2 ) 7.51 7.50 7.49 7.46 7.45 7.41 7.40
SOC (nm/cm/MPa) 25.54 27.75 29.86 29.2 30.33 27.29 30.64
最大 CT ( 退火； MPa) 550 300 272 225 335 430 200
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 36 10 11.25 12 24 24 10
最大 CT ( 虛擬； MPa)              
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)              
D 390°C  (um2 /hr) 358 954 2004 1791 737 800 2612
D 430°C  (um2 /hr) 934 2567 4252 3964 2035 1955 4757
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 513700 770100 1156544 891900 681725 840650 951400
表2R
性質 120 121 122 123 124 125 126
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 68.1 71 67.3 60.3 51 63.6 52.6
應變 (°C) 588 653 629 549 688 642 650
退火 (°C) 634 697 674 594 739 691 700
軟化 (°C)     891   990    
密度 (g/cm3 ) 2.428 2.43 2.437 2.385 2.369 2.385 2.369
液相溫度 (°C) 1300 1375 1320 1335 1410 1335 1315
液相黏度 (kP) 2.4 0.3 1.9 1.2 4.3 3.5 5.3
K1C (MPa√m) 0.795 0.798 0.797 0.778 0.775 0.772 0.760
帕松比 0.224 0.221 0.220 0.213 0.205 0.212 0.210
剪切模數 (GPa) 34.96 35.37 35.30 33.85 33.85 33.44 32.47
楊氏模數 (GPa) 85.49 86.32 86.12 82.12 81.63 81.01 78.60
比模數 (GPa·cm3 /g) 35.21 35.52 35.34 34.43 34.46 33.97 33.18
G1C (J/m2 ) 7.39 7.38 7.38 7.37 7.36 7.36 7.35
SOC (nm/cm/MPa) 27.68 26.71 27.56 29.11 29.84 29.19 29.52
最大 CT ( 退火； MPa) 285 530 300 350 270 259 250
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 24 32 24 24 15 7.3 16
最大 CT ( 虛擬； MPa)           226  
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)           6  
D 390°C  (um2 /hr) 750 577 825 635 1637 1590 1636
D 430°C  (um2 /hr) 2053 1385 2038 1315 3676   3917
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 585105 734050 611400 460250 992520 411810 979250
表2S
性質 127 128 129 130 131 132 133
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 70.1   59.8 68.4 66.8 57.7 60.3
應變 (°C) 541 632 654 635 635 664 622
退火 (°C) 583 679 695 679 684 709 665
軟化 (°C)              
密度 (g/cm3 ) 2.437 2.392 2.472 2.416 2.407 2.416 2.449
液相溫度 (°C) 1340 1350 1390 1400 1280 1325 1335
液相黏度 (kP) 0.4 1.4 0.4 0.4 5.8 2.2 0.7
K1C (MPa√m) 0.801 0.769 0.808 0.789 0.773 0.787 0.802
帕松比 0.225 0.215 0.230 0.222 0.216 0.219 0.229
剪切模數 (GPa) 35.71 33.16 36.20 34.82 33.78 35.03 36.20
楊氏模數 (GPa) 87.43 80.60 89.15 85.08 82.19 85.36 88.94
比模數 (GPa·cm3 /g) 35.87 33.70 36.06 35.22 34.14 35.33 36.32
G1C (J/m2 ) 7.34 7.34 7.32 7.32 7.27 7.26 7.23
SOC (nm/cm/MPa) 26.44 28.62 26.73 27.51 28.78 28.28 27.13
最大 CT ( 退火； MPa) 450 325 410 450 216 400 400
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 64 4 37 20 12    
最大 CT ( 虛擬； MPa)           350 360
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)              
D 390°C  (um2 /hr) 248 1150 253 833 1660 945 400
D 430°C  (um2 /hr) 676 2515 652   3840    
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 304200 817375 267320 374850 829440 378000 160000
表2T
性質 134 135 136 137 138 139 140
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 53.8 60.2 59.7 59.3 54.4 74.7 63.5
應變 (°C) 681 660 668 649 659 638 603
退火 (°C) 730 707 715 698 709 683 652
軟化 (°C) 970       960    
密度 (g/cm3 ) 2.379 2.392 2.388 2.387 2.366 2.445 2.371
液相溫度 (°C) 1400 1390 1405 1370 1365 1345 1290
液相黏度 (kP) 2.9 1.4 1.6 1.8 4.4 1.1 6.7
K1C (MPa√m) 0.772 0.769 0.770 0.764 0.757 0.780 0.746
帕松比 0.210 0.208 0.207 0.208 0.208 0.216 0.200
剪切模數 (GPa) 34.06 33.92 34.06 33.51 32.96 34.89 32.41
楊氏模數 (GPa) 82.53 81.91 82.19 80.94 79.70 84.87 77.77
比模數 (GPa·cm3 /g) 34.69 34.24 34.42 33.91 33.69 34.71 32.80
G1C (J/m2 ) 7.22 7.22 7.21 7.21 7.19 7.17 7.16
SOC (nm/cm/MPa) 29.58 28.88 29.18 29.06 29.8 27.7 29.4
最大 CT ( 退火； MPa) 250 365 375 340 260 270 225
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 15 16 16 16 15 13 10
最大 CT ( 虛擬； MPa)              
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)              
D 390°C  (um2 /hr) 950 1403 1530 1466 1723 1175 2025
D 430°C  (um2 /hr) 3480   2800 2965   2675 4254
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 870000 512095 1050000 1008100 447980 722250 957150
表2U
性質 141 142 143 144 145
平均 CTE(10-7 /C) (20-300°C) 59.5 67.9 52.1 60.9 88.6
應變 (°C) 648 647 667 643 650
退火 (°C) 698 694 719 692 694
軟化 (°C)     972   883
密度 (g/cm3 ) 2.381 2.426 2.356 2.38 3.266
液相溫度 (°C) 1330 1325 1360 1390  
液相黏度 (kP) 5.4 2.3 7.5 1.7  
K1C (MPa√m) 0.760 0.781 0.745 0.761 0.851
帕松比 0.212 0.223 0.195 0.211 0.212
剪切模數 (GPa) 33.37 35.09 32.75 33.85 39.30
楊氏模數 (GPa) 80.81 85.91 78.26 81.98 95.22
比模數 (GPa·cm3 /g) 33.94 35.41 33.22 34.44 29.15
G1C (J/m2 ) 7.15 7.10 7.09 7.06 7.61
SOC (nm/cm/MPa) 29.16 28.15 30.09 28.9 34.82
最大 CT ( 退火； MPa) 235 290 230 348 372
最大 CT 的時間 ( 退火， h) 12 14 15    
最大 CT ( 虛擬； MPa)       277 315
最大 CT 的時間 ( 虛擬， h)          
D 390°C  (um2 /hr) 1840 1437 1925 1380  
D 430°C  (um2 /hr) 4182 3165 4300    
D430*CT (MPa·μm2 / 小時 ) 982770 917850 989000 480240  
對以如上製備之玻璃系製品進行重複掉落在破壞性表面上之保全能力進行研究。玻璃經過雙重熔化以達到均質性，並接著切割成電話尺寸的玻璃系基板並拋光成110 mm x 56 mm x 0.8 mm之維度。對玻璃系基板進行離子交換達不同的時間，以找出最大CT，提供玻璃系製品。接著將玻璃系製品安裝在掉落裝置（如，相同的行動電話裝置，如IPHONE® 3GS，或模擬行動電話裝置的尺寸及重量之測試盤(puck)，其中測試盤的重量為135 g）中，並使其從20 cm開始增量的高度掉落在180粒度砂紙上。若玻璃系製品從一個高度（如，20 cm）掉落而能保全，則使玻璃系製品從高出10 cm的高度（如，30 cm、40 cm、50 cm等等）再次掉落，直到220 cm的最大高度。若沒有肉眼可見的裂縫，則稱玻璃系製品能保全。接著使能保存者掉落在30粒度砂紙上。第2圖比較了由組成物145製成的玻璃系製品對比先前技術之掉落表現。CE1為由玻璃組成物製成的玻璃製品，所述玻璃組成物包含：57.43莫耳%的SiO2 、16.1莫耳%的Al2 O3 、17.05莫耳%的Na2 O、2.81莫耳%的MgO、0.003莫耳%的TiO2 、0.07莫耳%的SnO2 及6.54莫耳%的P2 O5 。CE2為由玻璃組成物製成的玻璃製品，所述玻璃組成物包含：63.60莫耳%的SiO2 、15.67莫耳%的Al2 O3 、10.81莫耳%的Na2 O、6.24莫耳%的Li2 O、1.16莫耳%的ZnO、0.04莫耳%的SnO2 及2.48莫耳%的P2 O5 。CE3為由玻璃組成物製成的玻璃製品，所述玻璃組成物包含：70.94莫耳%的SiO2 、1.86莫耳%的B2 O3 、12.83莫耳%的Al2 O3 、2.36莫耳%的Na2 O、8.22莫耳%的Li2 O、2.87莫耳%的MgO、0.83莫耳%的ZnO、0.022莫耳%的Fe2 O3 及0.06莫耳%的SnO2 。CE4為由玻璃組成物製成的玻璃製品，所述玻璃組成物包含：69.26莫耳%的SiO2 、1.83莫耳%的B2 O3 、12.58莫耳%的Al2 O3 、0.41莫耳%的Na2 O、7.69莫耳%的Li2 O、2.85莫耳%的MgO、1.73莫耳%的ZnO、3.52莫耳%的TiO2 及0.13莫耳%的SnO2 。CE1在35 cm的平均掉落高度落下時發生破裂，而其他玻璃，CE2、CE3及CE4，可分別將發生破裂之平均掉落高度升高至66 cm、115 cm及149 cm。藉由增加CT、模數和破壞韌性，由組成物145製成的玻璃系製品沒有破裂，且在220 cm掉落高度處達到最大測試。
不欲受任何特定理論束縛，咸信為了最大化CT，應可利用大量鹼離子進行交換。因為玻璃結構中與Al2 O3 相關的鹼最易移動，因此玻璃應具有8莫耳%或更大之高鹼鋁酸鹽(R2 O·Al2 O3 )含量（其中R為Li或Na），以獲得足夠的應力和離子交換率。第3圖顯示接近電荷平衡的鋰鋁矽酸鹽（顯示為菱形）之最大中心張力CT。為了實現大於175 MPa的CT，就簡單的三元玻璃而言，玻璃應具有至少10莫耳%的Li2 O·Al2 O3 。
然而，藉由增加玻璃的彈性模數，可增加每個離子的應力量，且可使用較少量的Li2 O·Al2 O3 來實現相同的最大CT。諸如MgO及Y2 O3 等具有高場強度之小陽離子可用於此目的。在第3圖中以方形顯示的資料點代表使用Y2 O3 —Li2 O3 —Al2 O3 —SiO2 系玻璃製品的資料。從第3圖可見，使用含Y2 O3 鋰鋁矽酸鹽可能得到較高的最大CT值。事實上，達到175 MPa的最大CT只需要約5莫耳%的Li2 O（或5莫耳%的Li2 O·Al2 O3 ）。如第4圖所示，Y2 O3 也可增加K1C 及G1C 。還相信Y2 O3 還可有助於改善液相黏度，直到二矽酸釔或凱維石(Keivyite)中的一種變成液相為止。Ta2 O5 具有類似的功效(未顯示)。
如第5圖所示，由組成物17製成的玻璃系製品在從1 m掉落至30粒度砂紙上三十次之後具有92%的保全率，而經離子交換至稍高CT (CE1的285 MPa對比組成物17製品的280 MPa)之CE1僅有15%的保全率。不欲受任何特定理論束縛，咸信此差異是因較高破壞韌性K1C 所致，且更具體而言，由組成物17製成之玻璃系製品的較高臨界應變能釋放率G1C 所致。CE1僅具有6.82 J/m2 的G1C ，而組成物17製品具有高20%之8.24 J/m2 的G1C 。類似地，由組成物81製成的玻璃系製品具有60%的保全率，且由組成物79製成的玻璃系製品具有約50%的保全率。這些玻璃系製品均具有比CE1更高的K1C （且因此更高的G1C ）。
第6圖顯示就0.8mm厚的樣品而言，重複掉落至損壞保全作為中心張力之函數。不欲受任何特定理論束縛，咸信儘管CT對於保全能力有深遠的影響，但本發明的玻璃之保全率（以點表示）優於CE1（以方形表示，CT為285 MPa且保全率為20%），因為本發明的玻璃具有較大的破壞韌性、彈性模數及臨界應變能釋放率。CE1的保全能力明顯比趨勢線上CT=285 MPa處更低，這表明從本發明的組成物獲得之保全能力值除了CT以外還涉及其他性質。
第7圖顯示經過離子交換取代Li2 O及Na2 O對K1C 及楊氏模數的影響。隨著Na2 O的量增加，楊氏模數及破壞韌性減少，結果是高Na2 O含量的玻璃系製品沒有呈現良好的掉落表現。
第8圖顯示由組成物62製成之1 mm厚的玻璃系製品之應力輪廓。應注意的是，從0.85 mm至1 mm的範圍之局部最小值以上和從0.05 mm至0.15 mm的範圍之局部最小值以下之應力值為測量偽影。玻璃系製品在430°C下，於100%的NaNO3 浴中進行離子交換達16小時。最大CT為442.7 MPa，且儲存的應變能為459.6 J/m2 。相對的，CE1中獲得的最高的最大CT為285 MPa，且這僅在離子交換四天之後。不欲受任何特定理論束縛，咸信高含量的Li2 O·Al2 O3 能實現如此高的應力，而Na+ 對Li+ 之較高的相互擴散度則使如此高的應力能在數小時而不是在數天內實現。咸信，Na+ 對Li+ 的相互擴散度比K+ 對Na+ 的相互擴散度高得多是此行為的關鍵因素。
請回頭參見表2A至2U，相互擴散度D隨著溫度從390°C至430°C上升而增加，表示在更高的離子交換溫度下能達成更高的擴散度。然而，應力鬆弛也隨著溫度升高而發生。因此，高擴散度可能與較低的CT有關聯。因此，最大CT與擴散度的算術乘積可作為成本和性能的績優指標。
本案所屬技術領域中具通常知識者將理解，可在不脫離所請求保護標的之精神及範圍的情況下對本文中所述的實施例作出各種更改及變化。因此，本說明書意欲涵蓋本文中所述的各種實施例的變體及變化，條件是此類變體及變化落於隨附請求項及其等效物的範圍之內。
200:玻璃製品 201A:第一表面 201B:第二表面 210A: 220:中心張力區域 230A,230B:壓縮深度
第1A圖為根據本文所述之實施例的範例經離子交換玻璃製品之剖面視圖；
第1B圖為根據本文所述之實施例的玻璃製品之剖面的應力輪廓，其為距離表面的深度之函數；
第2圖為比較本文揭示之實施例的掉落表現對其他玻璃系製品的掉落表現之作圖；
第3圖為比較根據本文揭示之實施例的具有氧化釔(Y2 O3 )之玻璃系製品對比不包括Y2 O3 之實施例所獲得之最大中心張力之作圖；
第4圖以圖形方式描繪實驗破壞韌性及臨界應變能釋放率值作為Y2 O3 含量之函數；
第5圖為比較本文揭示之實施例的掉落表現對其他玻璃系製品的掉落表現之作圖；
第6圖為顯示就根據本文所述之實施例的0.8 mm厚的玻璃系製品而言，重複掉落至損壞保全作為中心張力的函數之作圖；
第7圖為顯示根據本文所述之實施例經過離子交換取代Li2 O及Na2 O對K1C 及楊氏模數的影響之作圖；以及
第8圖為顯示根據本文所述之實施例的1 mm厚玻璃系製品之整個厚度的應力輪廓之作圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
200:玻璃製品
201A:第一表面
201B:第二表面
220:中心張力區域
230A,230B:壓縮深度

Claims (15)

  1. 一種玻璃系製品，包含一第一表面及一第二表面，該第二表面與該第一表面相對，該第一表面及該第二表面界定一厚度(t)，其中該玻璃系製品由一組成物形成，該組成物包含： 從大於或等於48莫耳%至小於或等於75莫耳%的SiO2 ； 從大於或等於8莫耳%至小於或等於40莫耳%的Al2 O3 ； 從大於或等於9莫耳%至小於或等於40莫耳%的Li2 O； 從大於0莫耳%至小於或等於3.5莫耳%的Na2 O； 從大於或等於9莫耳%至小於或等於28莫耳%的R2 O，其中R為一鹼金屬，且R2 O至少包含Li2 O及Na2 O； 從大於或等於0莫耳%至小於或等於10莫耳%的Ta2 O5 ； 從大於或等於0莫耳%至小於或等於4莫耳%的ZrO2 ； 從大於或等於0莫耳%至小於或等於4莫耳%的TiO2 ； 從大於或等於0莫耳%至小於或等於3莫耳%的ZnO； 從大於或等於0莫耳%至小於或等於3.5莫耳%的R′O，其中R′為選自Ca、Mg、Sr、Ba、Zn及前述者之組合中之一金屬；以及 從大於或等於0莫耳%至小於或等於8莫耳%的RE2 O3 ，其中RE為選自Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu及前述者之組合中之一稀土金屬，其中 該玻璃係可離子交換以強化； R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 +1.5*RE2 O3 –ZrO2 –TiO2 在從大於或等於-8莫耳%至小於或等於5莫耳%之一範圍內； ZrO2 +TiO2 +SnO2 在從大於或等於0莫耳%至小於或等於2莫耳%之範圍內；且 該組成物不含As2 O3 、Sb2 O3 及PbO。
  2. 如請求項1所述之玻璃系製品，包含：從大於0莫耳%至小於或等於8莫耳%的RE2 O3 ，且其中RE2 O3 選自：Y2 O3 、La2 O3 及前述者之組合，且其中該玻璃系製品包含：從大於或等於0莫耳%至小於或等於7莫耳%的Y2 O3 及從大於或等於0莫耳%至小於或等於5莫耳%的La2 O3 。
  3. 如請求項1所述之玻璃系製品，其中R2 O–Al2 O3 –Ta2 O5 在從大於或等於-12莫耳%至小於或等於6莫耳%的範圍內。
  4. 如請求項1所述之玻璃系製品，其中R2 O+R′O–Al2 O3 –Ta2 O5 在從大於或等於-7莫耳%至小於或等於9莫耳%的範圍內。
  5. 如請求項1所述之玻璃系製品，其中Li2 O/R2 O在從大於或等於0.5至小於或等於1的範圍內。
  6. 如請求項1所述之玻璃系製品，其中Li2 O/(Al2 O3 +Ta2 O5 )在從大於或等於0.4至小於或等於1.5的範圍內。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之玻璃系製品，其中該玻璃系製品由離子交換強化，且該玻璃系製品包含一壓縮應力區域及一拉伸應力區域，該壓縮應力區域從該第一表面延伸至一壓縮深度，且該拉伸應力區域從該壓縮深度朝向該第二表面延伸，該拉伸應力區域具有從大於或等於175 MPa至小於或等於600 MPa之一最大中心張力。
  8. 如請求項1至6中任一項所述之玻璃系製品，進一步包含以下至少一者：大於0.7 MPa√m之一破壞韌性；或大於7 J/m2 之一臨界應變能釋放率(critical strain energy release rate)。
  9. 如請求項1至6中任一項所述之玻璃系製品，進一步包含大於70 GPa之一楊氏模數。
  10. 如請求項1至6中任一項所述之玻璃系製品，其中該玻璃系製品由離子交換強化，且該玻璃系製品包含大於或等於20 J/m2 之一儲存的應變能。
  11. 如請求項1至6中任一項所述之玻璃系製品，其中該玻璃系製品由離子交換強化，且該玻璃系製品包含一壓縮應力區域及一拉伸應力區域，該壓縮應力區域從該第一表面延伸至一壓縮深度，且該拉伸應力區域從該壓縮深度朝向該第二表面延伸，該拉伸應力區域具有大於或等於175 MPa之一最大中心張力，且該玻璃系製品包含大於或等於7 J/m2 之一臨界應變能釋放率。
  12. 如請求項11所述之玻璃系製品，其中該臨界應變能釋放率與該最大中心張力之一算術乘積的一值為大於或等於2000 MPa·J/m2 。
  13. 如請求項1至6中任一項所述之玻璃系製品，其中該玻璃系製品由離子交換強化，且該玻璃系製品包含一壓縮應力區域及一拉伸應力區域，該壓縮應力區域從該第一表面延伸至一壓縮深度，且該拉伸應力區域從該壓縮深度朝向該第二表面延伸，該拉伸應力區域具有大於或等於175 MPa之一最大中心張力，且該玻璃系製品包含大於0.7 MPa√m之一破壞韌性。
  14. 如請求項13所述之玻璃系製品，其中該破壞韌性與該中心張力之一算術乘積的一值為大於或等於200 MPa2 √m。
  15. 如請求項1至6中任一項所述之玻璃系製品，其中該玻璃系製品由離子交換強化，且該玻璃系製品包含一壓縮應力區域及一拉伸應力區域，該壓縮應力區域從該第一表面延伸至一壓縮深度，且該拉伸應力區域從該壓縮深度朝向該第二表面延伸，該拉伸應力區域具有大於或等於175 MPa之一最大中心張力，且該玻璃系製品包含至少一種強化離子，該至少一種強化離子在430°C下進入該玻璃系製品之一擴散度以微米2 /小時為單位，該中心張力與該擴散度之一算術乘積的一值為大於或等於50,000 MPa·微米2 /小時。
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