中国造出比纸还薄的玻璃,汽车都撞不碎,它是用来干什么的?
玻璃,在我们日常生活中随处可见,但是你见过和A4纸一样薄的玻璃吗?它就是我国生产的仅有0.12mm的超薄玻璃,不仅能承受住55克钢球,从1米高度自由落体砸下产生的冲击力,还能承受住时速150公里轿车的冲击力。
“纸玻璃”究竟是用来干什么的?我们又是怎样把它造得像纸一样薄的呢?
纸玻璃
纸玻璃是什么
我们一般把0.1-1.1mm厚度的玻璃称为超薄玻璃,也被称做超薄电子触控玻璃。2018年4月,在中国建材集团的引领下以及凯盛科技和中建材玻璃研究总院共同努力下,通过采用玻璃浮法成型工艺制造技术,成功量产出了0.12mm“纸玻璃”。那玻璃这么薄都用在了哪里?“纸玻璃”真的靠谱吗?
纸玻璃的用途
这个完全不用担心,超薄玻璃不仅透光率高,而且柔韧性好,被弯曲成环状也不会折断,堪称玻璃中的黑科技,同样也是电子信息显示产业所需的关键核心材料,具有优秀的硬度、通明性以及电气绝缘性等特点,在光照环境下机械和化学性能相对稳定。
可以广泛应用于手机显示、智能家居等等,例如我们常见的折叠屏手机、柔性显示屏电视,不仅如此,它还可以应用于航空航天、国防科技等领域,可谓是占据了众多科技市场。然而这种应用十分广泛的材料,我国的研究之路却极为坎坷。
1952年,英国皮尔金顿玻璃公司率先研制出了浮法工艺,这种方法制造的玻璃表面平整而无波纹,可与机械磨光玻璃相媲美,因此该技术一经推出,就引得各国争相购买此项专利。我国当然也不例外,但是却没想到,皮尔金顿独独对中国进行了技术封锁,那我国是如何打破技术壁垒,成功研制出超薄玻璃的呢?
研制纸玻璃遇到的难题
英国的技术封锁,让我国玻璃行业的人们意识到,我们必须走出一条新的道路——自主创新,于是从1965年开始,我国就开始了对浮法工艺领域的研究,用了整整十五年的时间,却也只能做到稳定生产3-10mm的玻璃,这对于我国的产品需求完全是不相符的,因此我国只能继续依靠经验不断去探索,整个过程又怎是一个“难”字可以形容。
浮法池窑
玻璃越薄,透光性能就越好,柔韧性也越好,重量也会随之减轻,但是玻璃太薄又非常易碎,要想做到玻璃够薄的同时,又有足够的强度和韧性。
我们必须要先解决这三大难题:
一是如何把玻璃拉薄
二是解决微缺陷问题
三是解决熔窑 锡槽 退火窑三大热工设备的设计和制造问题
其中第三个难题也是浮法工艺制造中最重要的环节,因为在这个过程中需要调整上万次参数,整个过程长达十几个小时,需要工人一直在旁边盯着,中间一旦出现一点问题,就有可能导致整炉玻璃的失败。
我国成功研制出纸玻璃
于是经过多年探索,蚌埠玻璃工艺设计研究院首席科学家彭寿以及科研团队,在原有的基础上,加大了对外合作以及技术创新,不断将熔化工艺、成型工艺、切割工艺、检验包装、装备技术等在内的多个难题连续攻关,突破了1000多项技术瓶颈,终于做到把玻璃厚度一降再降。
从2014年突破0.33mm,到2016年突破0.15mm,最后再到2018年,成功达到了0.12mm,至此我国彻底打破了层层技术壁垒,建立起了中国超薄玻璃生产线,将完全拥有自主知识产权的中国超薄玻璃,带上了世界舞台。
我国造出30微米极薄玻璃,可连续弯折40万次,达到世界顶尖水平
玻璃原本是一件平淡无奇的东西,建筑物上的窗户,平时用的杯子等等,都是玻璃制造的。
然而随着科技的发展,玻璃变得更加无处不在,例如手机屏幕、电脑屏幕等等,而这些玻璃可不普通,它们是一种超薄玻璃,并且蕴含着十足的科技含量。
一般把0.1-1.1mm厚度的玻璃称为超薄玻璃,而超薄电子玻璃更是信息显示产业的一种核心材料,广泛应用于手机、电脑、电视等显示终端。
这种玻璃具有优良的力学、光学、热学、电学及耐化学侵蚀性,是当下人类世界不可或缺的关键材料。
并且在电子产品轻薄化、便携化、多功能化的今天,玻璃材料越薄,透光性和柔韧性就越好,相关显示产品的重量也就越轻。
但想要做到更薄,又谈何容易呢?因为玻璃越薄,就越容易破碎。所以如何兼顾玻璃的薄度、强度和韧度,变成了一个巨大的难题?
十年以前,1.1mm以下的超薄极薄玻璃,一直被国外企业垄断。因为其研发过程需要多学科、多领域的高度复合集成,工艺技术复杂,生产难度极大,其核心技术长期被美国、日本少数几家公司所垄断,造成我国光电显示产业链关键环节严重缺失,产业发展长期受制于人,产品价格常年居高不下。
对此,中建材玻璃新材料研究总院彭寿院士团队,聚焦开展原料提纯、玻璃成分及配方、新型熔化、超薄成形等关键核心技术与装备的科技攻关,突破了百余项技术瓶颈,成功研发出0.12毫米的“世界最薄触控玻璃”,并实现工业化生产。
这款0.12mm超薄电子玻璃的厚度,跟A4纸一样,不仅透光率高,而且柔韧性好,被弯曲成环状也不会折断,堪称玻璃中的黑科技。
中建材玻璃新材料研究总院攻克了0.12mm超薄电子玻璃,不仅标志着中国打破了发达国家长期对超薄玻璃技术的封锁,加速了进口的国产化替代,还实现了国内万亿级信息显示产业的“固链、补链、强链”,有效降低了国内信息显示产业成本。
然而,即便如此,彭寿院士并没有停下研发的步伐,他带领团队开始向可折叠玻璃进军,并于2020年,在国内率先开发出30微米柔性可折叠玻璃,在玻璃新材料领域再创一项中国第一、世界领先的成果。
同时,还启动30微米超薄柔性玻璃工业化生产,打造了全球首创的超薄柔性玻璃全流程产业链。
这款玻璃的厚度只有A4纸的三分之一,并且虽然是0.03毫米极薄玻璃,却能实现连续弯折40万次,还能保证玻璃性能无变化,主要性能指标和产品良率达全球顶尖水平。测试证明,这种极薄玻璃完全符合柔性玻璃各种需求,可应用到柔性和可折叠玻璃信息显示材料上,例如折叠屏手机。
因此,这款30微米柔性可折叠玻璃成为国内某主流品牌全球唯一的供应商,解决了关键原材料领域的‘卡脖子’技术难题,保障了信息显示供应链和产业链安全。
彭寿院士还表示,将努力研发出10微米的超薄玻璃,作为半导体的衬底材料,助力国产半导体行业的发展。
总之,经过10年的发展,中国玻璃技术、产业和品牌在国际上已经实现了由跟跑、并跑到领跑的跨越。也印证了那句话,只要中国人想做,就没有做不到的事儿、没有做不好的事儿。
新材料产业是战略性、基础性产业,也是高科技竞争的关键领域,超薄电子玻璃也是如此,它是电子信息显示产业所需的关键核心材料,广泛应用于信息通讯、智慧城市、国防科技等领域。开发超薄电子玻璃,不仅是打破国外垄断和封锁,更将为国家光电显示产业的发展做出重大贡献。
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