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新民品茶外卖海选工作室,努力实现科技和产业“双向奔赴”(科技视点·走近优秀创新团队),玻璃,研究总院,建材
2024-06-09 02:31:48
新民品茶外卖海选工作室,努力实现科技和产业“双向奔赴”(科技视点·走近优秀创新团队),玻璃,研究总院,建材

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熔融的玻璃液自由流淌(tang)到锡面上,均匀摊开,在拉(la)边机作用下(xia)慢慢变薄。退(tui)火冷却(que)后,经(jing)过裁切,最终形成(cheng)原板宽近2米、厚6毫米的质量较好的玻璃……1971年9月,我国第(di)一条浮法玻璃生(sheng)产线建成(cheng)投产。这种浮法玻璃工艺与英国“皮尔金(jin)顿浮法”、美国“匹兹堡浮法”齐名,成(cheng)为全球(qiu)三(san)大浮法工艺之一。同年,100多名科研人员响应国家号召,从(cong)北京南迁(qian)至安(an)徽(hui)蚌(bang)埠,中建材玻璃新材料研究总院(原国家建材局蚌(bang)埠工业设计研究院)自此在这里扎根。

到了本世纪初,产业发(fa)展对玻璃材料的要求迅速提升。20多年来,中国工程院院士、中国建材集团首席科学家,中建材玻璃新材料研究总院党委书记、院长彭寿带(dai)领团队(dui)锚(mao)定先(xian)进玻璃材料“主赛道”,开展硅质原料提纯、玻璃成(cheng)分及配方设计、新型(xing)熔化、超(chao)薄成(cheng)型(xing)等(deng)一系列关键核心技术的研发(fa)、工程化与产业化,研制生(sheng)产出众多世界(jie)领先(xian)的玻璃新材料,实(shi)现全球(qiu)高端玻璃技术工程与高端玻璃装备(bei)占有率均超(chao)65%,让中国浮法玻璃从(cong)追赶走向超(chao)越,推动(dong)中国建材集团由传统建材企(qi)业向无(wu)机非金(jin)属材料原创(chuang)技术策源地转变。

一个信念

“一定要把中国的玻璃事业做上去”

走进中建材玻璃新材料研究总院,能够直(zhi)观真(zhen)切地感受到玻璃的“无(wu)处不在”和“千变万化”:厂房外墙(qiang)上的玻璃,涂(tu)抹4微(wei)米厚的碲化镉光电薄膜后,就变成(cheng)可导电、可发(fa)电、可回收的半导体材料,完成(cheng)光电转换和电能供应,实(shi)现“有光就有电”;实(shi)验室里,30微(wei)米柔性可折(she)叠玻璃弯(wan)折(she)寿命突破100万次,按照1天折(she)叠100次计算,可供折(she)叠屏手(shou)机使用超(chao)过27年;锥形瓶中盛放(fang)着中空的微(wei)米级玻璃粉(fen)体,粒径为5至150微(wei)米,密度最低仅为水的1/10,成(cheng)为深海探测装置(zhi)的关键浮力材料……

超(chao)薄电子(zi)玻璃、TFT—LCD(液晶(jing)显示器)超(chao)薄浮法玻璃基板、30微(wei)米柔性可折(she)叠玻璃、铜铟镓硒(xi)发(fa)电玻璃、碲化镉发(fa)电玻璃、疫苗(miao)用中性硼硅玻璃管、空心玻璃微(wei)珠……这些成(cheng)果都来自中建材玻璃新材料研究总院。作为一家1953年成(cheng)立的国家级科研院所(suo),它既见证了我国玻璃工业的发(fa)展历程,也承载着自主创(chuang)新的重要使命。

上世纪80年代(dai),我国玻璃产量首次实(shi)现世界(jie)第(di)一。但此后很长一段时间,我国玻璃在技术和品质方面与国际(ji)先(xian)进水平存在差距,并且到了本世纪初,这种差距还有被进一步拉(la)大的风险。中建材玻璃新材料研究总院首席专家张冲回忆:“当时我国玻璃的产量比较大,但是像汽车玻璃原片、高等(deng)级建筑用玻璃都做不了。”

另一方面,随(sui)着产业发(fa)展进步,新的玻璃品种开始涌现,国民经(jing)济对高品质玻璃材料的需求日益提升。“整个行业发(fa)生(sheng)了颠覆性变化。”张冲举例,“当时,刚刚兴起(qi)的太阳能发(fa)电电池(shi)需要玻璃,显示产业由CRT(阴极射线显像管技术)向平板显示转换也需要玻璃,而这些高端玻璃基本被国外厂商垄断(duan)。”

当时作为国内玻璃材料方面的重要研究机构,中建材玻璃新材料研究总院只能进行一些普通浮法玻璃生(sheng)产线设计,在高端玻璃领域基本上是“一张白纸”。面对转型(xing)要求,必(bi)须瞄准新兴领域,做高品质的玻璃。

这是一个必(bi)须“跳高”才能够得着的目标。院里不少人心有疑虑:“研发(fa)、工程进行转移缺乏基础”“新品种根本就没设计过”“人才、装备(bei)底子(zi)太薄”……彭寿就任院长后瞄准目标、毫不动(dong)摇:“没有资源我们去找,没有人才我们自己(ji)培养。但是大家要坚定信心,一定要把中国的玻璃事业做上去。”

在这个目标的牵(qian)引下(xia),中建材玻璃新材料研究总院招聘规模一下(xia)扩大了几倍,给研发(fa)人员提供可与北京、上海比肩的薪资待遇;同时开始筹划建设国家重点实(shi)验室,积(ji)极承担各级课题任务。但是大家深知,要想把技术“跑通”,还是要靠项目带(dai)动(dong),经(jing)受市(shi)场的检(jian)验。

三(san)次跨越

每一步都充满挑战

长期以(yi)来,我国高端浮法玻璃一直(zhi)依赖进口。中建材玻璃新材料研究总院充分发(fa)挥科研开发(fa)以(yi)及工程化、产业化优势,在关键技术研发(fa)和应用上进行攻关,提出了浮法玻璃微(wei)缺陷控制、低能耗制备(bei)新方法,成(cheng)功开发(fa)出世界(jie)最大规模日熔化量1200吨的玻璃生(sheng)产线核心技术与成(cheng)套装备(bei),让我国第(di)一次用自己(ji)的工艺生(sheng)产出满足汽车和高等(deng)级建筑需求的玻璃。

经(jing)过持续攻关,中建材玻璃新材料研究总院的装备(bei)、技术和管理水平得到了极大提升,很快奠定了自身的市(shi)场地位,并为福耀集团等(deng)知名企(qi)业提供了汽车玻璃原片核心技术与成(cheng)套装备(bei)。

太阳能事业同时也是玻璃事业。当时,太阳能多晶(jing)硅电池(shi)开始出现,中建材玻璃新材料研究总院在广东东莞建设我国第(di)一条光伏玻璃生(sheng)产线。

玻璃性能的不同,使得研制生(sheng)产几乎又要“从(cong)头开始”。玻璃液的黏度跟以(yi)前不一样,铁含量低,玻璃透光率高,原来设计的一套东西就难以(yi)适应。经(jing)常是原料投不进去,熔化后又到处都是玻璃液,板拉(la)出来质量没有保证,每一步都充满挑战。

当时国外已有比较成(cheng)熟的工艺,但国内才刚刚起(qi)步。面对压力,中建材玻璃新材料研究总院创(chuang)新性地开发(fa)出了更具前景的工艺路(lu)线。东莞产线建成(cheng)投产后,又经(jing)过多次迭代(dai),团队(dui)建成(cheng)了全球(qiu)首条日熔化量1200吨光伏玻璃生(sheng)产线,推动(dong)我国太阳能光伏产业快速发(fa)展。

几年间,中建材玻璃新材料研究总院的年销售额增长至上百亿元。实(shi)力壮大起(qi)来,“研发(fa)、工程化、产业化”也形成(cheng)了良性循环(huan)。但团队(dui)并没有止(zhi)步,这一次,他们的目光瞄向了性能要求更苛刻、生(sheng)产技术更复杂、工艺难度更高的显示玻璃,并且决心用中国自己(ji)的浮法工艺来生(sheng)产。

起(qi)步晚,没有经(jing)验可以(yi)借鉴,团队(dui)又一次开始了艰(jian)辛而漫长的攻关历程:2014年,0.33毫米;2016年,0.15毫米;2018年,0.12毫米,这也是当时世界(jie)上最薄的触控玻璃……在超(chao)薄电子(zi)触控玻璃领域不断(duan)突破,团队(dui)将中国浮法工艺再次带(dai)到了产业前沿。短短4年,他们在国际(ji)市(shi)场的份额就增长到40%。

面对显示玻璃由厚到薄、由小到大、由薄到柔、由有到精的发(fa)展趋势,团队(dui)意识到,要想真(zhen)正取得显示玻璃领域的“话语权”,高世代(dai)TFT—LCD玻璃基板是必(bi)须攻克的技术难关。

作为液晶(jing)面板上游(you)的关键战略材料,高世代(dai)TFT—LCD玻璃基板核心技术及其市(shi)场长期被国外公司垄断(duan)。面对这条最有发(fa)展潜力也是最艰(jian)难的新赛道,团队(dui)全力以(yi)赴、分秒(miao)必(bi)争,要的是尽可能在最短的时间内赶超(chao)世界(jie)先(xian)进水平。

高世代(dai)TFT—LCD玻璃基板科技攻关的过程就是与颗粒“战斗”的过程。所(suo)谓颗粒,指(zhi)的是玻璃表面2至10微(wei)米的极微(wei)缺陷。产品刚下(xia)线时,每片玻璃的颗粒多达上万个。团队(dui)在几十个参数变量中,寻求多个参数的匹配。他们早上讨论工艺和参数,夜(ye)里出结果,每天分析、总结参数变化,寻找规律、提出对策建议,进行改善,再分析下(xia)步如何走,最终硬是将每片玻璃的颗粒数量降到40个以(yi)内。

2019年8月,我国首条8.5代(dai)TFT—LCD玻璃基板生(sheng)产线在蚌(bang)埠一次性引板成(cheng)功,项目也由烤窑升温、联动(dong)调试(shi)阶段正式转入试(shi)生(sheng)产阶段,为产品批量下(xia)线奠定了坚实(shi)基础。自此,我国成(cheng)为全球(qiu)为数不多掌握高世代(dai)TFT—LCD玻璃基板生(sheng)产技术的国家之一。

三(san)链(lian)融合

让科技和产业“双向奔赴”

多年来,团队(dui)规模越来越大,产值、营(ying)收不断(duan)提升,但中建材玻璃新材料研究总院仍(reng)然在玻璃领域保持着专注。在浮法玻璃新技术国家重点实(shi)验室副主任曹欣看来,深厚积(ji)累和有序传承始终是这个团队(dui)的特色(se),正是有了长期的沉淀,才能不断(duan)延长研究链(lian)条、拓展研究覆盖面。

中建材玻璃新材料研究总院还坚持面向产业优化浮法工艺,让科技和产业“双向奔赴”。“材料是产业的重要支撑,材料只有面向产业、与下(xia)游(you)产业‘适配’,才能不断(duan)迭代(dai)优化,越做越好。”曹欣说,该院通过构建创(chuang)新链(lian)、工程链(lian)、产业链(lian)“三(san)链(lian)融合”新模式,有效支撑了信息显示、新能源、半导体和高端装备(bei)等(deng)领域对先(xian)进玻璃材料的需求。

在中建材玻璃新材料研究总院,科研人员既可以(yi)选择从(cong)事应用基础研究,也可以(yi)承担产业转化任务。“我们建立了分门别类的考核评(ping)价(jia)体系,允许双向选择。”曹欣说,“对于偏基础的研究,我们设置(zhi)了阶段性和连续性的考核标准,给予自由度,鼓励‘试(shi)错(cuo)’;在成(cheng)果转化和产业化方面,我们也有诸如‘生(sheng)产线要拉(la)起(qi)来’‘哪些指(zhi)标要验证通过’等(deng)标准。此外,我们还推出了项目跟投、超(chao)额利(li)润分红等(deng)新措施,来鼓励创(chuang)新创(chuang)造。”

玻璃是典型(xing)的热工生(sheng)产过程,贸然停工会造成(cheng)很大损失。因此,玻璃生(sheng)产线经(jing)常需要“连轴转”。这也是中建材玻璃新材料研究总院科研人员多年来的工作状态。“我们保持科学探索的兴趣和好奇心,坐得住‘冷板凳’,多问几个‘为什么’。”6年前,在重点实(shi)验室做基础研究的朱明柳转岗到8.5代(dai)TFT—LCD玻璃基板生(sheng)产一线,在攻关过程中眼镜甚至被烤化了两副。

“跨学科、跨领域的交叉融合成(cheng)为材料研究和创(chuang)新的重要趋势,不断(duan)催生(sheng)新的学科前沿、科技领域和创(chuang)新形态。”彭寿表示,“现有的团队(dui)要不断(duan)提升壮大,不断(duan)适应深化与信息科学、能源科学、生(sheng)命科学、空间科学等(deng)领域的交叉创(chuang)新,开展前沿技术探索,为集成(cheng)电路(lu)、显示技术、智(zhi)慧医疗、空间科技等(deng)未来科技和产业发(fa)展提供支撑。”

发(fa)布于:北京市(shi)
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