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中建材玻璃新材料研究總院團(tuán)隊(duì):研制一系列世界領(lǐng)先的玻璃新材料


來(lái)源:中建材玻璃新材料研究總院

[導(dǎo)讀]  一個(gè)信念,,“一定要把中國(guó)的玻璃事業(yè)做上去”。

中國(guó)粉體網(wǎng)訊 熔融的玻璃液自由流淌到錫面上,,均勻攤開(kāi),在拉邊機(jī)作用下慢慢變薄,。退火冷卻后,,經(jīng)過(guò)裁切,最終形成原板寬近2米,、厚6毫米的質(zhì)量較好的玻璃……1971年9月,,我國(guó)第一條浮法玻璃生產(chǎn)線建成投產(chǎn)。這種浮法玻璃工藝與英國(guó)“皮爾金頓浮法”,、美國(guó)“匹茲堡浮法”齊名,,成為全球三大浮法工藝之一,。同年,100多名科研人員響應(yīng)國(guó)家號(hào)召,,從北京南遷至安徽蚌埠,,中建材玻璃新材料研究總院(原國(guó)家建材局蚌埠工業(yè)設(shè)計(jì)研究院)自此在這里扎根。


彭壽(右一)在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn),。

中建材玻璃新材料研究總院供圖


到了本世紀(jì)初,,產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)玻璃材料的要求迅速提升。20多年來(lái),,中國(guó)工程院院士,、中國(guó)建材集團(tuán)首席科學(xué)家,中建材玻璃新材料研究總院黨委書(shū)記,、院長(zhǎng)彭壽帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)錨定先進(jìn)玻璃材料“主賽道”,,開(kāi)展硅質(zhì)原料提純,、玻璃成分及配方設(shè)計(jì),、新型熔化、超薄成型等一系列關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā),、工程化與產(chǎn)業(yè)化,,研制生產(chǎn)出眾多世界領(lǐng)先的玻璃新材料,實(shí)現(xiàn)全球高端玻璃技術(shù)工程與高端玻璃裝備占有率均超65%,,讓中國(guó)浮法玻璃從追趕走向超越,,推動(dòng)中國(guó)建材集團(tuán)由傳統(tǒng)建材企業(yè)向無(wú)機(jī)非金屬材料原創(chuàng)技術(shù)策源地轉(zhuǎn)變。


一個(gè)信念,,“一定要把中國(guó)的玻璃事業(yè)做上去”,。


走進(jìn)中建材玻璃新材料研究總院,能夠直觀真切地感受到玻璃的“無(wú)處不在”和“千變?nèi)f化”:廠房外墻上的玻璃,,涂抹4微米厚的碲化鎘光電薄膜后,,就變成可導(dǎo)電、可發(fā)電,、可回收的半導(dǎo)體材料,,完成光電轉(zhuǎn)換和電能供應(yīng),實(shí)現(xiàn)“有光就有電”;實(shí)驗(yàn)室里,,30微米柔性可折疊玻璃彎折壽命突破100萬(wàn)次,,按照1天折疊100次計(jì)算,可供折疊屏手機(jī)使用超過(guò)27年;錐形瓶中盛放著中空的微米級(jí)玻璃粉體,,粒徑為5至150微米,,密度最低僅為水的1/10,成為深海探測(cè)裝置的關(guān)鍵浮力材料……


超薄電子玻璃,、TFT—LCD(液晶顯示器)超薄浮法玻璃基板,、30微米柔性可折疊玻璃,、銅銦鎵硒發(fā)電玻璃、碲化鎘發(fā)電玻璃,、疫苗用中性硼硅玻璃管,、空心玻璃微珠……這些成果都來(lái)自中建材玻璃新材料研究總院。作為一家1953年成立的國(guó)家級(jí)科研院所,,它既見(jiàn)證了我國(guó)玻璃工業(yè)的發(fā)展歷程,,也承載著自主創(chuàng)新的重要使命。


上世紀(jì)80年代,,我國(guó)玻璃產(chǎn)量首次實(shí)現(xiàn)世界第一,。但此后很長(zhǎng)一段時(shí)間,我國(guó)玻璃在技術(shù)和品質(zhì)方面與國(guó)際先進(jìn)水平存在差距,,并且到了本世紀(jì)初,,這種差距還有被進(jìn)一步拉大的風(fēng)險(xiǎn)。中建材玻璃新材料研究總院首席專家張沖回憶:“當(dāng)時(shí)我國(guó)玻璃的產(chǎn)量比較大,,但是像汽車玻璃原片,、高等級(jí)建筑用玻璃都做不了�,!�


另一方面,,隨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)步,新的玻璃品種開(kāi)始涌現(xiàn),,國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)高品質(zhì)玻璃材料的需求日益提升,。“整個(gè)行業(yè)發(fā)生了顛覆性變化,�,!睆垱_舉例,“當(dāng)時(shí),,剛剛興起的太陽(yáng)能發(fā)電電池需要玻璃,,顯示產(chǎn)業(yè)由CRT(陰極射線顯像管技術(shù))向平板顯示轉(zhuǎn)換也需要玻璃,而這些高端玻璃基本被國(guó)外廠商壟斷,�,!�


當(dāng)時(shí)作為國(guó)內(nèi)玻璃材料方面的重要研究機(jī)構(gòu),中建材玻璃新材料研究總院只能進(jìn)行一些普通浮法玻璃生產(chǎn)線設(shè)計(jì),,在高端玻璃領(lǐng)域基本上是“一張白紙”,。面對(duì)轉(zhuǎn)型要求,必須瞄準(zhǔn)新興領(lǐng)域,,做高品質(zhì)的玻璃,。


這是一個(gè)必須“跳高”才能夠得著的目標(biāo)。院里不少人心有疑慮:“研發(fā)、工程進(jìn)行轉(zhuǎn)移缺乏基礎(chǔ)”“新品種根本就沒(méi)設(shè)計(jì)過(guò)”“人才,、裝備底子太薄”……彭壽就任院長(zhǎng)后瞄準(zhǔn)目標(biāo),、毫不動(dòng)搖:“沒(méi)有資源我們?nèi)フ遥瑳](méi)有人才我們自己培養(yǎng),。但是大家要堅(jiān)定信心,,一定要把中國(guó)的玻璃事業(yè)做上去�,!�


在這個(gè)目標(biāo)的牽引下,,中建材玻璃新材料研究總院招聘規(guī)模一下擴(kuò)大了幾倍,給研發(fā)人員提供可與北京,、上海比肩的薪資待遇;同時(shí)開(kāi)始籌劃建設(shè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,,積極承擔(dān)各級(jí)課題任務(wù)。但是大家深知,,要想把技術(shù)“跑通”,,還是要靠項(xiàng)目帶動(dòng),經(jīng)受市場(chǎng)的檢驗(yàn),。


三次跨越,每一步都充滿挑戰(zhàn),。


長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)高端浮法玻璃一直依賴進(jìn)口,。中建材玻璃新材料研究總院充分發(fā)揮科研開(kāi)發(fā)以及工程化,、產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢(shì),,在關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用上進(jìn)行攻關(guān),,提出了浮法玻璃微缺陷控制、低能耗制備新方法,,成功開(kāi)發(fā)出世界最大規(guī)模日熔化量1200噸的玻璃生產(chǎn)線核心技術(shù)與成套裝備,,讓我國(guó)第一次用自己的工藝生產(chǎn)出滿足汽車和高等級(jí)建筑需求的玻璃。


經(jīng)過(guò)持續(xù)攻關(guān),,中建材玻璃新材料研究總院的裝備,、技術(shù)和管理水平得到了極大提升,很快奠定了自身的市場(chǎng)地位,,并為福耀集團(tuán)等知名企業(yè)提供了汽車玻璃原片核心技術(shù)與成套裝備,。


太陽(yáng)能事業(yè)同時(shí)也是玻璃事業(yè)。當(dāng)時(shí),,太陽(yáng)能多晶硅電池開(kāi)始出現(xiàn),,中建材玻璃新材料研究總院在廣東東莞建設(shè)我國(guó)第一條光伏玻璃生產(chǎn)線。


玻璃性能的不同,,使得研制生產(chǎn)幾乎又要“從頭開(kāi)始”,。玻璃液的黏度跟以前不一樣,鐵含量低,玻璃透光率高,,原來(lái)設(shè)計(jì)的一套東西就難以適應(yīng),。經(jīng)常是原料投不進(jìn)去,熔化后又到處都是玻璃液,,板拉出來(lái)質(zhì)量沒(méi)有保證,,每一步都充滿挑戰(zhàn)。


當(dāng)時(shí)國(guó)外已有比較成熟的工藝,,但國(guó)內(nèi)才剛剛起步,。面對(duì)壓力,中建材玻璃新材料研究總院創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)出了更具前景的工藝路線,。東莞產(chǎn)線建成投產(chǎn)后,,又經(jīng)過(guò)多次迭代,團(tuán)隊(duì)建成了全球首條日熔化量1200噸光伏玻璃生產(chǎn)線,,推動(dòng)我國(guó)太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,。


幾年間,中建材玻璃新材料研究總院的年銷售額增長(zhǎng)至上百億元,。實(shí)力壯大起來(lái),,“研發(fā)、工程化,、產(chǎn)業(yè)化”也形成了良性循環(huán),。但團(tuán)隊(duì)并沒(méi)有止步,這一次,,他們的目光瞄向了性能要求更苛刻,、生產(chǎn)技術(shù)更復(fù)雜、工藝難度更高的顯示玻璃,,并且決心用中國(guó)自己的浮法工藝來(lái)生產(chǎn),。


起步晚,沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒,,團(tuán)隊(duì)又一次開(kāi)始了艱辛而漫長(zhǎng)的攻關(guān)歷程:2014年,,0.33毫米;2016年,0.15毫米;2018年,,0.12毫米,,這也是當(dāng)時(shí)世界上最薄的觸控玻璃……在超薄電子觸控玻璃領(lǐng)域不斷突破,團(tuán)隊(duì)將中國(guó)浮法工藝再次帶到了產(chǎn)業(yè)前沿,。短短4年,,他們?cè)趪?guó)際市場(chǎng)的份額就增長(zhǎng)到40%。


面對(duì)顯示玻璃由厚到薄,、由小到大,、由薄到柔,、由有到精的發(fā)展趨勢(shì),團(tuán)隊(duì)意識(shí)到,,要想真正取得顯示玻璃領(lǐng)域的“話語(yǔ)權(quán)”,,高世代TFT—LCD玻璃基板是必須攻克的技術(shù)難關(guān)。


作為液晶面板上游的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料,,高世代TFT—LCD玻璃基板核心技術(shù)及其市場(chǎng)長(zhǎng)期被國(guó)外公司壟斷,。面對(duì)這條最有發(fā)展?jié)摿σ彩亲钇D難的新賽道,團(tuán)隊(duì)全力以赴,、分秒必爭(zhēng),,要的是盡可能在最短的時(shí)間內(nèi)趕超世界先進(jìn)水平。


高世代TFT—LCD玻璃基板科技攻關(guān)的過(guò)程就是與顆�,!皯�(zhàn)斗”的過(guò)程,。所謂顆粒,指的是玻璃表面2至10微米的極微缺陷,。產(chǎn)品剛下線時(shí),,每片玻璃的顆粒多達(dá)上萬(wàn)個(gè)。團(tuán)隊(duì)在幾十個(gè)參數(shù)變量中,,尋求多個(gè)參數(shù)的匹配,。他們?cè)缟嫌懻摴に嚭蛥?shù),夜里出結(jié)果,,每天分析,、總結(jié)參數(shù)變化,尋找規(guī)律,、提出對(duì)策建議,,進(jìn)行改善,再分析下步如何走,,最終硬是將每片玻璃的顆粒數(shù)量降到40個(gè)以內(nèi),。


2019年8月,我國(guó)首條8.5代TFT—LCD玻璃基板生產(chǎn)線在蚌埠一次性引板成功,,項(xiàng)目也由烤窯升溫、聯(lián)動(dòng)調(diào)試階段正式轉(zhuǎn)入試生產(chǎn)階段,,為產(chǎn)品批量下線奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ),。自此,我國(guó)成為全球?yàn)閿?shù)不多掌握高世代TFT—LCD玻璃基板生產(chǎn)技術(shù)的國(guó)家之一,。


三鏈融合,,讓科技和產(chǎn)業(yè)“雙向奔赴”。


多年來(lái),,團(tuán)隊(duì)規(guī)模越來(lái)越大,,產(chǎn)值、營(yíng)收不斷提升,但中建材玻璃新材料研究總院仍然在玻璃領(lǐng)域保持著專注,。在浮法玻璃新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任曹欣看來(lái),,深厚積累和有序傳承始終是這個(gè)團(tuán)隊(duì)的特色,正是有了長(zhǎng)期的沉淀,,才能不斷延長(zhǎng)研究鏈條,、拓展研究覆蓋面。


中建材玻璃新材料研究總院還堅(jiān)持面向產(chǎn)業(yè)優(yōu)化浮法工藝,,讓科技和產(chǎn)業(yè)“雙向奔赴”,。“材料是產(chǎn)業(yè)的重要支撐,,材料只有面向產(chǎn)業(yè),、與下游產(chǎn)業(yè)‘適配’,才能不斷迭代優(yōu)化,,越做越好,。”曹欣說(shuō),,該院通過(guò)構(gòu)建創(chuàng)新鏈,、工程鏈、產(chǎn)業(yè)鏈“三鏈融合”新模式,,有效支撐了信息顯示,、新能源、半導(dǎo)體和高端裝備等領(lǐng)域?qū)ο冗M(jìn)玻璃材料的需求,。


在中建材玻璃新材料研究總院,,科研人員既可以選擇從事應(yīng)用基礎(chǔ)研究,也可以承擔(dān)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化任務(wù),�,!拔覀兘⒘朔珠T(mén)別類的考核評(píng)價(jià)體系,允許雙向選擇,�,!辈苄勒f(shuō),“對(duì)于偏基礎(chǔ)的研究,,我們?cè)O(shè)置了階段性和連續(xù)性的考核標(biāo)準(zhǔn),,給予自由度,鼓勵(lì)‘試錯(cuò)’;在成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化方面,,我們也有諸如‘生產(chǎn)線要拉起來(lái)’‘哪些指標(biāo)要驗(yàn)證通過(guò)’等標(biāo)準(zhǔn),。此外,我們還推出了項(xiàng)目跟投,、超額利潤(rùn)分紅等新措施,,來(lái)鼓勵(lì)創(chuàng)新創(chuàng)造,。”


玻璃是典型的熱工生產(chǎn)過(guò)程,,貿(mào)然停工會(huì)造成很大損失,。因此,玻璃生產(chǎn)線經(jīng)常需要“連軸轉(zhuǎn)”,。這也是中建材玻璃新材料研究總院科研人員多年來(lái)的工作狀態(tài),。“我們保持科學(xué)探索的興趣和好奇心,,坐得住‘冷板凳’,,多問(wèn)幾個(gè)‘為什么’�,!�6年前,,在重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室做基礎(chǔ)研究的朱明柳轉(zhuǎn)崗到8.5代TFT—LCD玻璃基板生產(chǎn)一線,在攻關(guān)過(guò)程中眼鏡甚至被烤化了兩副,。


“跨學(xué)科,、跨領(lǐng)域的交叉融合成為材料研究和創(chuàng)新的重要趨勢(shì),不斷催生新的學(xué)科前沿,、科技領(lǐng)域和創(chuàng)新形態(tài),。”彭壽表示,,“現(xiàn)有的團(tuán)隊(duì)要不斷提升壯大,,不斷適應(yīng)深化與信息科學(xué)、能源科學(xué),、生命科學(xué),、空間科學(xué)等領(lǐng)域的交叉創(chuàng)新,開(kāi)展前沿技術(shù)探索,,為集成電路,、顯示技術(shù)、智慧醫(yī)療,、空間科技等未來(lái)科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐,。”


(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)

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