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昌吉喝茶新荤老班章外卖海选工作室,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 00:04:43
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熔融的玻璃(li)液自由流淌到锡面上,均匀摊开,在拉边机作用下慢慢变薄。退火冷却后,经过裁切,最(zui)终形成原板宽近(jin)2米、厚6毫米的质量(liang)较好的玻璃(li)……1971年9月(yue),我国(guo)第一条浮(fu)法玻璃(li)生产线建成投产。这种浮(fu)法玻璃(li)工艺与英(ying)国(guo)“皮尔金顿浮(fu)法”、美国(guo)“匹兹堡浮(fu)法”齐名,成为全球三大浮(fu)法工艺之一。同年,100多名科研人员(yuan)响应国(guo)家号召,从北京南迁至安徽蚌埠,中建材玻璃(li)新材料研究总院(原国(guo)家建材局蚌埠工业设计研究院)自此在这里扎根。

到了本世纪初,产业发展(zhan)对(dui)玻璃(li)材料的要求迅速提升。20多年来,中国(guo)工程院院士、中国(guo)建材集团首席(xi)科学家,中建材玻璃(li)新材料研究总院党委书记、院长彭寿带领团队锚定先(xian)进玻璃(li)材料“主赛道”,开展(zhan)硅(gui)质原料提纯、玻璃(li)成分及配方设计、新型熔化、超薄成型等一系列关键核心技术的研发、工程化与产业化,研制生产出(chu)众多世界领先(xian)的玻璃(li)新材料,实现全球高端玻璃(li)技术工程与高端玻璃(li)装备占有率均超65%,让中国(guo)浮(fu)法玻璃(li)从追赶走向超越,推动中国(guo)建材集团由传统建材企业向无(wu)机非(fei)金属材料原创技术策源地转变。

一个信(xin)念

“一定要把(ba)中国(guo)的玻璃(li)事业做上去”

走进中建材玻璃(li)新材料研究总院,能够直观真切地感(gan)受到玻璃(li)的“无(wu)处不在”和“千变万化”:厂房外墙上的玻璃(li),涂抹4微米厚的碲化镉光电薄膜(mo)后,就变成可(ke)导电、可(ke)发电、可(ke)回收的半(ban)导体材料,完成光电转换(huan)和电能供(gong)应,实现“有光就有电”;实验室里,30微米柔性可(ke)折叠玻璃(li)弯(wan)折寿命突(tu)破(po)100万次(ci),按照1天折叠100次(ci)计算,可(ke)供(gong)折叠屏手(shou)机使用超过27年;锥(zhui)形瓶中盛放着中空的微米级玻璃(li)粉体,粒径为5至150微米,密(mi)度最(zui)低仅为水的1/10,成为深海(hai)探测装置的关键浮(fu)力材料……

超薄电子玻璃(li)、TFT—LCD(液晶显(xian)示器(qi))超薄浮(fu)法玻璃(li)基板、30微米柔性可(ke)折叠玻璃(li)、铜铟镓硒发电玻璃(li)、碲化镉发电玻璃(li)、疫苗用中性硼硅(gui)玻璃(li)管、空心玻璃(li)微珠……这些成果都来自中建材玻璃(li)新材料研究总院。作为一家1953年成立的国(guo)家级科研院所,它既见证了我国(guo)玻璃(li)工业的发展(zhan)历程,也承载着自主创新的重要使命。

上世纪80年代,我国(guo)玻璃(li)产量(liang)首次(ci)实现世界第一。但此后很长一段时间,我国(guo)玻璃(li)在技术和品质方面与国(guo)际先(xian)进水平存在差距,并(bing)且到了本世纪初,这种差距还有被进一步拉大的风(feng)险。中建材玻璃(li)新材料研究总院首席(xi)专家张(zhang)冲回忆:“当时我国(guo)玻璃(li)的产量(liang)比较大,但是像(xiang)汽车玻璃(li)原片、高等级建筑用玻璃(li)都做不了。”

另一方面,随着产业发展(zhan)进步,新的玻璃(li)品种开始涌(yong)现,国(guo)民(min)经济对(dui)高品质玻璃(li)材料的需求日益提升。“整个行业发生了颠覆性变化。”张(zhang)冲举例,“当时,刚刚兴(xing)起的太阳能发电电池需要玻璃(li),显(xian)示产业由CRT(阴极(ji)射线显(xian)像(xiang)管技术)向平板显(xian)示转换(huan)也需要玻璃(li),而这些高端玻璃(li)基本被国(guo)外厂商垄断。”

当时作为国(guo)内玻璃(li)材料方面的重要研究机构,中建材玻璃(li)新材料研究总院只(zhi)能进行一些普通浮(fu)法玻璃(li)生产线设计,在高端玻璃(li)领域基本上是“一张(zhang)白纸”。面对(dui)转型要求,必须瞄准新兴(xing)领域,做高品质的玻璃(li)。

这是一个必须“跳高”才能够得着的目标(biao)。院里不少人心有疑(yi)虑:“研发、工程进行转移缺乏基础”“新品种根本就没设计过”“人才、装备底子太薄”……彭寿就任院长后瞄准目标(biao)、毫不动摇:“没有资源我们去找,没有人才我们自己培养。但是大家要坚定信(xin)心,一定要把(ba)中国(guo)的玻璃(li)事业做上去。”

在这个目标(biao)的牵引(yin)下,中建材玻璃(li)新材料研究总院招聘规(gui)模一下扩大了几倍,给(gei)研发人员(yuan)提供(gong)可(ke)与北京、上海(hai)比肩的薪(xin)资待遇;同时开始筹划建设国(guo)家重点(dian)实验室,积极(ji)承担各级课题任务。但是大家深知,要想把(ba)技术“跑通”,还是要靠(kao)项目带动,经受市场的检(jian)验。

三次(ci)跨越

每一步都充满挑战

长期以来,我国(guo)高端浮(fu)法玻璃(li)一直依(yi)赖进口。中建材玻璃(li)新材料研究总院充分发挥科研开发以及工程化、产业化优势,在关键技术研发和应用上进行攻关,提出(chu)了浮(fu)法玻璃(li)微缺陷控制、低能耗制备新方法,成功开发出(chu)世界最(zui)大规(gui)模日熔化量(liang)1200吨(dun)的玻璃(li)生产线核心技术与成套装备,让我国(guo)第一次(ci)用自己的工艺生产出(chu)满足(zu)汽车和高等级建筑需求的玻璃(li)。

经过持(chi)续攻关,中建材玻璃(li)新材料研究总院的装备、技术和管理水平得到了极(ji)大提升,很快奠定了自身的市场地位,并(bing)为福耀集团等知名企业提供(gong)了汽车玻璃(li)原片核心技术与成套装备。

太阳能事业同时也是玻璃(li)事业。当时,太阳能多晶硅(gui)电池开始出(chu)现,中建材玻璃(li)新材料研究总院在广东东莞建设我国(guo)第一条光伏玻璃(li)生产线。

玻璃(li)性能的不同,使得研制生产几乎又要“从头开始”。玻璃(li)液的黏度跟以前不一样,铁含量(liang)低,玻璃(li)透光率高,原来设计的一套东西就难以适应。经常是原料投不进去,熔化后又到处都是玻璃(li)液,板拉出(chu)来质量(liang)没有保证,每一步都充满挑战。

当时国(guo)外已有比较成熟(shu)的工艺,但国(guo)内才刚刚起步。面对(dui)压力,中建材玻璃(li)新材料研究总院创新性地开发出(chu)了更具前景的工艺路线。东莞产线建成投产后,又经过多次(ci)迭代,团队建成了全球首条日熔化量(liang)1200吨(dun)光伏玻璃(li)生产线,推动我国(guo)太阳能光伏产业快速发展(zhan)。

几年间,中建材玻璃(li)新材料研究总院的年销售额(e)增长至上百(bai)亿元。实力壮大起来,“研发、工程化、产业化”也形成了良性循环。但团队并(bing)没有止步,这一次(ci),他们的目光瞄向了性能要求更苛刻、生产技术更复杂、工艺难度更高的显(xian)示玻璃(li),并(bing)且决心用中国(guo)自己的浮(fu)法工艺来生产。

起步晚,没有经验可(ke)以借鉴,团队又一次(ci)开始了艰辛(xin)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,这也是当时世界上最(zui)薄的触控玻璃(li)……在超薄电子触控玻璃(li)领域不断突(tu)破(po),团队将中国(guo)浮(fu)法工艺再次(ci)带到了产业前沿(yan)。短短4年,他们在国(guo)际市场的份额(e)就增长到40%。

面对(dui)显(xian)示玻璃(li)由厚到薄、由小到大、由薄到柔、由有到精的发展(zhan)趋势,团队意识到,要想真正取得显(xian)示玻璃(li)领域的“话(hua)语权”,高世代TFT—LCD玻璃(li)基板是必须攻克的技术难关。

作为液晶面板上游的关键战略材料,高世代TFT—LCD玻璃(li)基板核心技术及其市场长期被国(guo)外公司(si)垄断。面对(dui)这条最(zui)有发展(zhan)潜力也是最(zui)艰难的新赛道,团队全力以赴、分秒(miao)必争,要的是尽可(ke)能在最(zui)短的时间内赶超世界先(xian)进水平。

高世代TFT—LCD玻璃(li)基板科技攻关的过程就是与颗(ke)粒“战斗”的过程。所谓颗(ke)粒,指的是玻璃(li)表面2至10微米的极(ji)微缺陷。产品刚下线时,每片玻璃(li)的颗(ke)粒多达上万个。团队在几十个参数变量(liang)中,寻求多个参数的匹配。他们早上讨论(lun)工艺和参数,夜里出(chu)结果,每天分析、总结参数变化,寻找规(gui)律、提出(chu)对(dui)策建议,进行改善,再分析下步如何走,最(zui)终硬是将每片玻璃(li)的颗(ke)粒数量(liang)降到40个以内。

2019年8月(yue),我国(guo)首条8.5代TFT—LCD玻璃(li)基板生产线在蚌埠一次(ci)性引(yin)板成功,项目也由烤窑(yao)升温、联动调试(shi)阶段正式转入试(shi)生产阶段,为产品批量(liang)下线奠定了坚实基础。自此,我国(guo)成为全球为数不多掌握(wo)高世代TFT—LCD玻璃(li)基板生产技术的国(guo)家之一。

三链融合(he)

让科技和产业“双向奔赴”

多年来,团队规(gui)模越来越大,产值、营收不断提升,但中建材玻璃(li)新材料研究总院仍(reng)然在玻璃(li)领域保持(chi)着专注(zhu)。在浮(fu)法玻璃(li)新技术国(guo)家重点(dian)实验室副主任曹欣看来,深厚积累和有序传承始终是这个团队的特色,正是有了长期的沉淀(dian),才能不断延长研究链条、拓展(zhan)研究覆盖面。

中建材玻璃(li)新材料研究总院还坚持(chi)面向产业优化浮(fu)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(zhi)有面向产业、与下游产业‘适配’,才能不断迭代优化,越做越好。”曹欣说,该院通过构建创新链、工程链、产业链“三链融合(he)”新模式,有效支撑了信(xin)息显(xian)示、新能源、半(ban)导体和高端装备等领域对(dui)先(xian)进玻璃(li)材料的需求。

在中建材玻璃(li)新材料研究总院,科研人员(yuan)既可(ke)以选择从事应用基础研究,也可(ke)以承担产业转化任务。“我们建立了分门别类的考核评价体系,允许双向选择。”曹欣说,“对(dui)于偏(pian)基础的研究,我们设置了阶段性和连续性的考核标(biao)准,给(gei)予自由度,鼓励‘试(shi)错’;在成果转化和产业化方面,我们也有诸如‘生产线要拉起来’‘哪(na)些指标(biao)要验证通过’等标(biao)准。此外,我们还推出(chu)了项目跟投、超额(e)利润(run)分红等新措(cuo)施(shi),来鼓励创新创造。”

玻璃(li)是典(dian)型的热(re)工生产过程,贸然停工会造成很大损失。因(yin)此,玻璃(li)生产线经常需要“连轴转”。这也是中建材玻璃(li)新材料研究总院科研人员(yuan)多年来的工作状态。“我们保持(chi)科学探索的兴(xing)趣和好奇心,坐得住(zhu)‘冷板凳’,多问几个‘为什(shi)么’。”6年前,在重点(dian)实验室做基础研究的朱明(ming)柳转岗到8.5代TFT—LCD玻璃(li)基板生产一线,在攻关过程中眼镜甚(shen)至被烤化了两副。

“跨学科、跨领域的交叉融合(he)成为材料研究和创新的重要趋势,不断催生新的学科前沿(yan)、科技领域和创新形态。”彭寿表示,“现有的团队要不断提升壮大,不断适应深化与信(xin)息科学、能源科学、生命科学、空间科学等领域的交叉创新,开展(zhan)前沿(yan)技术探索,为集成电路、显(xian)示技术、智慧医疗、空间科技等未来科技和产业发展(zhan)提供(gong)支撑。”

发布于:北京市
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