中國粉體網(wǎng)訊  由中國粉體網(wǎng)主辦的“2025國際硅材料產(chǎn)業(yè)展覽會”于4月23-25日在南京國際博覽中心成功舉辦。展會期間，我們邀請到中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司的教授級高工聶蘭艦做客“對話”欄目，聊一聊我國石英玻璃材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀。

中國粉體網(wǎng)：聶教授,，首先請您介紹一下建材工業(yè)石英玻璃重點(diǎn)實驗室近些年的發(fā)展情況。

聶教授：建材工業(yè)石英玻璃重點(diǎn)實驗室的歷史可追溯至1998年10月,。當(dāng)時,，顧真安院士提出申請，并經(jīng)國家建材局批準(zhǔn),，該實驗室正式成立,。自成立之初，實驗室便明確了自身定位：緊密圍繞國家及行業(yè)重大需求,，緊跟科學(xué)技術(shù)發(fā)展前沿,，聚焦我國國防與民用高精尖領(lǐng)域?qū)κ�英新材料的發(fā)展需求。通過開展高水平的研發(fā)活動,，實驗室致力于實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新,，匯聚并培養(yǎng)優(yōu)秀科技人才，搭建高層次學(xué)術(shù)交流平臺,，并大力推動科技成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用,。

實驗室的主要研究方向涵蓋三個方面：一是先進(jìn)石英新材料的制備技術(shù)；二是石英新材料的精密加工與性能評價體系構(gòu)建,；三是石英新材料行業(yè)先進(jìn)制造裝備的設(shè)計與開發(fā),。

近5年來，實驗室在科研工作中取得了較為顯著的成果,。先后承擔(dān)了20余項國家及省部級科研項目,，獲得30余項專利授權(quán)，主持或參與制修訂了18項國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),，并榮獲3項省部級獎勵,。此外，實驗室還榮獲了“國防科技創(chuàng)新團(tuán)隊”稱號以及第21屆全國青年文明號（二星級）等榮譽(yù)。

中國粉體網(wǎng)：在高性能石英玻璃材料領(lǐng)域,，您和您團(tuán)隊有哪些重大的突破,？

聶教授：建材工業(yè)石英玻璃重點(diǎn)實驗室科技創(chuàng)新方面，致力于開發(fā)石英玻璃制備新技術(shù),、新工藝,、新產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)化等工作。其中,，突破了大尺寸米級高均勻合成石英玻璃制備技術(shù),，可穩(wěn)定制備出米級口徑、光學(xué)均勻性優(yōu)于5×10-6,、無缺陷的高品質(zhì)合成石英玻璃材料及異形件，在強(qiáng)激光,、核技術(shù),、精密儀器（如激光干涉儀主鏡）等領(lǐng)域得到了批量化應(yīng)用，為我國高端裝備提供了關(guān)鍵基礎(chǔ)材料,；突破了大尺寸米級高均勻超低膨脹石英玻璃材料及其輕量化反射鏡,，可穩(wěn)定制備出米級口徑、膨脹系數(shù)優(yōu)于30ppb/℃的超低膨脹石英玻璃,，并研制出多套大尺寸輕量化反射鏡,，在航天、強(qiáng)激光和半導(dǎo)體等領(lǐng)域已逐步推廣應(yīng)用,；通過合成石英玻璃結(jié)構(gòu),、組分設(shè)計與調(diào)控，開發(fā)出抗激光和空間宇宙射線耦合輻照的合成石英玻璃材料,，解決了傳統(tǒng)合成石英玻璃在半導(dǎo)體和空間輻照下光譜透過率衰減嚴(yán)重等問題,，廣泛推廣應(yīng)用于我國航天、半導(dǎo)體等領(lǐng)域,，并成功應(yīng)用于嫦娥六號上升器激光陀螺儀,，作為激光出射窗口和在線監(jiān)測窗口，確保飛行定位準(zhǔn)確性,；在高純合成石英玻璃基礎(chǔ)上,，突破了超薄石英玻璃基板的精細(xì)切割、加工銑磨與精密拋光等關(guān)鍵技術(shù),，貫通了超薄石英基板精密加工工藝技術(shù)路線,，可穩(wěn)定制備出厚度小于0.1mm超薄高精度石英玻璃基板，解決了我國雷達(dá)等領(lǐng)域長期依賴進(jìn)口問題,，實現(xiàn)了批量化生產(chǎn),；突破了強(qiáng)激光光學(xué)系統(tǒng)用超純高均勻低吸收石英玻璃制備技術(shù)，實現(xiàn)了吸收系數(shù)小于1ppm/cm的合成石英玻璃，滿足了我國強(qiáng)激光裝置的應(yīng)用需求,；突破了高純低羥基全合成石英玻璃沉積,、厚壁管制備和薄壁石英管精密拉制等關(guān)鍵技術(shù)，研制出羥基含量和金屬雜質(zhì)含量小于1ppm,、彎曲度小于0.15mm/m的全合成石英管,，滿足了特種光纖制造過程的應(yīng)用需求；突破了強(qiáng)激光用高閾值吸收石英玻璃的配方設(shè)計與摻雜工藝制備技術(shù),，實現(xiàn)了損傷閾值達(dá)到20-30J的吸收型石英玻璃,，滿足了我國某重大裝置的應(yīng)用需求。

中國粉體網(wǎng)：我國石英玻璃材料產(chǎn)業(yè),，在國際上的競爭力如何,？目前市場地位是怎樣的？

聶教授：我國石英玻璃材料產(chǎn)業(yè)在國際上的競爭力逐步提升,，但高端市場仍由國際巨頭主導(dǎo),。國內(nèi)研發(fā)機(jī)構(gòu)與企業(yè)正通過技術(shù)突破和國產(chǎn)替代實現(xiàn)市場地位攀升，整體呈現(xiàn)“低端激烈競爭,、中端突破,、高端追趕”的競爭格局。

（1）低端激烈競爭

1）企業(yè)數(shù)量眾多：我國石英玻璃材料產(chǎn)業(yè)低端市場存在大量中小企業(yè),，這些企業(yè)產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重,，導(dǎo)致市場競爭異常激烈。

2）價格戰(zhàn)頻發(fā)：由于產(chǎn)品差異化程度低,，企業(yè)為了爭奪市場份額,，往往采取價格戰(zhàn)策略，進(jìn)一步壓縮了利潤空間,。

3）資源浪費(fèi)與效率低下：激烈的市場競爭也導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)和生產(chǎn)效率的低下,，不利于產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

（2）中端突破

1）技術(shù)積累與創(chuàng)新能力提升：經(jīng)過多年的發(fā)展,，我國石英玻璃材料產(chǎn)業(yè)在中端市場已經(jīng)取得了一定的技術(shù)積累和創(chuàng)新能力,。部分企業(yè)開始注重產(chǎn)品質(zhì)量和性能的提升，通過引進(jìn)先進(jìn)技術(shù),、加強(qiáng)自主研發(fā)等方式,，逐步縮小了與國際先進(jìn)水平的差距。

2）國產(chǎn)替代加速：在中端市場,，我國石英玻璃材料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了部分國產(chǎn)替代,。例如，在光伏,、半導(dǎo)體等領(lǐng)域,，國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)能夠生產(chǎn)出滿足市場需求的高質(zhì)量石英玻璃材料,，降低了對進(jìn)口產(chǎn)品的依賴。

3）市場份額逐步擴(kuò)大：隨著技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量的提升,，我國石英玻璃材料產(chǎn)業(yè)在中端市場的份額也在逐步擴(kuò)大,。國內(nèi)企業(yè)開始在國際市場上嶄露頭角，與國外企業(yè)展開競爭,。

（3）高端追趕

1）核心技術(shù)差距明顯：盡管我國石英玻璃材料產(chǎn)業(yè)在整體競爭力上有所提升,，但在高端市場領(lǐng)域仍面臨較大挑戰(zhàn)。與國際巨頭相比,，國內(nèi)企業(yè)在核心技術(shù),、關(guān)鍵裝備等方面仍存在一定差距。例如,，在光刻領(lǐng)域用高性能光學(xué)石英玻璃等方面仍然存在較大差距,。

2）持續(xù)投入與研發(fā)：為了追趕國際先進(jìn)水平，我國石英玻璃材料產(chǎn)業(yè)需要持續(xù)加大研發(fā)投入,，加強(qiáng)核心技術(shù)攻關(guān)和關(guān)鍵裝備研發(fā),。同時，還需要加強(qiáng)與國際先進(jìn)企業(yè)的合作與交流,，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗，提升產(chǎn)業(yè)整體競爭力,。

中國粉體網(wǎng)：在我國高性能石英玻璃產(chǎn)業(yè)鏈中,，哪個環(huán)節(jié)或哪類產(chǎn)品屬于比較薄弱需要加強(qiáng)的？

聶教授：在我國高性能石英玻璃產(chǎn)業(yè)鏈中,，高純石英原料供應(yīng)環(huán)節(jié)以及高端石英玻璃材料與制品生產(chǎn)環(huán)節(jié)相對薄弱,，亟待加強(qiáng)。 

（1）高純石英原料供應(yīng)環(huán)節(jié)

1）高純石英原料依賴進(jìn)口：近年來,，我國高純石英原料產(chǎn)業(yè)雖發(fā)展迅速,，產(chǎn)能與質(zhì)量均有顯著提升，一定程度上緩解了以往完全依賴進(jìn)口的局面,。然而,，我國高純石英原料目前主要集中在中低端應(yīng)用領(lǐng)域，在高端應(yīng)用方面仍高度依賴進(jìn)口,。例如,，國內(nèi)能夠生產(chǎn)石英坩堝內(nèi)層石英砂的企業(yè)寥寥無幾，該類高端石英原料仍大量依賴國外供應(yīng),。

2）優(yōu)質(zhì)原料匱乏：我國石英資源儲量豐富,，但能滿足高純石英原料生產(chǎn)要求的優(yōu)質(zhì)石英礦卻十分匱乏。高純石英原料的工業(yè)類型主要包括天然水晶,、脈石英和花崗偉晶巖石英,。隨著天然水晶資源的枯竭，脈石英成為主要的研究與開發(fā)對象。盡管我國脈石英礦產(chǎn)地眾多,，但大部分脈石英礦僅適用于中低端產(chǎn)品生產(chǎn),，真正可用于制備高純石英高端產(chǎn)品的脈石英礦物原料資源極為稀缺。

（2）高端石英玻璃材料與制品生產(chǎn)環(huán)節(jié)

1）技術(shù)工藝差距：我國在核心技術(shù)工藝和關(guān)鍵裝備方面與國外存在較大差距,，尤其在半導(dǎo)體和高端光學(xué)等領(lǐng)域表現(xiàn)突出,。以高端光學(xué)用石英玻璃生產(chǎn)為例，我國尚未完全掌握其核心工藝技術(shù),，核心裝備也多為非標(biāo)產(chǎn)品,，導(dǎo)致材料在規(guī)格尺寸、光學(xué)均勻性,、膨脹系數(shù)均勻性,、羥基與金屬雜質(zhì)含量、批次穩(wěn)定性以及生產(chǎn)效率等方面與國外產(chǎn)品相比仍存在一定差距,。

2）市場認(rèn)證困難：在半導(dǎo)體,、光刻等領(lǐng)域的下游應(yīng)用端，國外企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位,，它們通過設(shè)置嚴(yán)格的認(rèn)證準(zhǔn)入門檻,，導(dǎo)致我國石英玻璃生產(chǎn)與應(yīng)用脫節(jié)，這不僅限制了我國石英玻璃產(chǎn)品的推廣應(yīng)用,，也阻礙了該領(lǐng)域石英玻璃技術(shù)的進(jìn)步,。以半導(dǎo)體行業(yè)為例，它是石英材料與制品需求最大且附加值最高的領(lǐng)域,，但石英材料若要進(jìn)入該行業(yè),，必須通過設(shè)備廠商的嚴(yán)格認(rèn)證。此外,，半導(dǎo)體廠商高度集中,、認(rèn)證難度大以及認(rèn)證程序復(fù)雜等問題，也客觀上增加了我國石英玻璃產(chǎn)品進(jìn)入半導(dǎo)體行業(yè)的難度,。

3）產(chǎn)品附加值低：國內(nèi)石英玻璃材料與制品工業(yè)起步較晚,，基礎(chǔ)相對薄弱。在石英玻璃材料制備方面,，國內(nèi)生產(chǎn)能力與國際領(lǐng)先水平仍存在一定差距,，特別是在合成石英玻璃材料方面，材料的規(guī)格尺寸,、光學(xué)均勻性,、光譜透過率以及材料質(zhì)量穩(wěn)定性等關(guān)鍵核心性能差距明顯。此外,，石英行業(yè)中低端產(chǎn)品廠商眾多,，基礎(chǔ)條件相近,，市場競爭激烈，導(dǎo)致產(chǎn)品毛利率較低,。

中國粉體網(wǎng)：石英玻璃的原料類型中有天然石英砂,、合成石英砂、四氯化硅等,，那高性能石英玻璃材料制品,，更傾向于用哪類原料？對原料的性能要求主要有哪些,？

聶教授：這個問題應(yīng)該從多個角度去看待,。首先，如果從性能角度來說,，高性能石英玻璃材料與制品更傾向于使用合成石英砂,、四氯化硅等原料，尤其是四氯化硅等含硅化合物,。這類原料相對容易提純,，純度最高可達(dá)9N以上，甚至能達(dá)到10N,，基于其制備的石英玻璃材料純度同樣可達(dá)9N以上,。而且，采用四氯化硅等含硅化合物制備的石英玻璃材料,，在內(nèi)在質(zhì)量（如氣泡,、條紋、雜質(zhì)點(diǎn)等）,、光學(xué)均勻性、應(yīng)力雙折射,、光譜透過率等關(guān)鍵核心性能方面表現(xiàn)最優(yōu),，能達(dá)到極致水平，在石英玻璃的高端應(yīng)用領(lǐng)域——光刻機(jī)中發(fā)揮著重要作用,。

第二,，如果從性價比角度來說，高性能石英玻璃材料與制品也會考慮天然石英砂,、合成石英砂等原料,。盡管天然石英砂與合成石英砂在純度上難以達(dá)到四氯化硅等含硅化合物的程度，制備出的石英玻璃性能也相對遜色一些,，但這并不意味著這類石英玻璃材料沒有發(fā)展前景,。實際上，以天然石英砂與合成石英砂為原料制備的石英玻璃材料應(yīng)用更為廣泛,。四氯化硅等含硅化合物制備的石英玻璃如同皇冠上的明珠,，而天然石英砂與合成石英砂制備的石英玻璃則是應(yīng)用的主力軍,。

近年來，國內(nèi)掀起了合成石英砂的研發(fā)熱潮,，眾多研發(fā)機(jī)構(gòu)和企業(yè)紛紛投入其中,，可謂是百花齊放。一旦國產(chǎn)合成石英砂突破關(guān)鍵核心技術(shù)與量產(chǎn)技術(shù),，并實現(xiàn)低成本制造,，那將擁有廣闊的發(fā)展空間和潛力。同時,，隨著優(yōu)質(zhì)天然石英礦產(chǎn)資源逐漸枯竭,，未來合成石英砂將逐步替代部分天然石英砂，以滿足資源需求,。此外,，在電光源、光伏,、半導(dǎo)體等領(lǐng)域,，天然石英砂制備的石英玻璃仍會大量使用。由此可見,，高性能石英玻璃材料制品的制備對天然石英砂,、合成石英砂、四氯化硅等原料都存在依賴,，只是它們各自對應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域有所不同,。

第三，對于這幾種原料的要求主要體現(xiàn)在：

（1）原料穩(wěn)定性：原料的穩(wěn)定性是保證制備出的石英玻璃材料與制品性能穩(wěn)定的基礎(chǔ),。只有原料性能穩(wěn)定,，才能確保石英玻璃材料與制品在生產(chǎn)過程中和后續(xù)使用中保持一致的性能。

（2）天然石英砂：要求天然石英礦易于提純,，盡量減少或避免難以提純的雜質(zhì),，以及氣液包裹體的存在。氣液包裹體等雜質(zhì)會影響石英玻璃材料的質(zhì)量,，降低其性能,，因此減少這些雜質(zhì)有利于保證高純石英原料的質(zhì)量。

（3）合成石英砂：主要關(guān)注純度,、晶型,、粒形和制造成本。高純度是保證石英玻璃材料性能的關(guān)鍵,；合適的晶型和粒形有助于提高合成石英砂原料的應(yīng)用,；而制造成本則關(guān)系到產(chǎn)品的市場競爭力。

（4）四氯化硅：純度是關(guān)鍵要求,。高純度的四氯化硅才能制備出高性能的石英玻璃材料,，滿足高端應(yīng)用領(lǐng)域的需求,。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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