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人民日報解讀中國建材玻璃新材料科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新實(shí)踐

來(lái)源:人民日報、國資小新  撰稿人:  發(fā)布時(shí)間:2024年06月11日 瀏覽:
摘要:

6月3日,《人民日報》“科技視點(diǎn)·走進(jìn)優(yōu)秀創(chuàng )新團隊”專(zhuān)欄刊發(fā)《中建材玻璃新材料研究總院團隊研制生產(chǎn)出一系列世界領(lǐng)先的玻璃新材料 努力實(shí)現科技和產(chǎn)業(yè)“雙向奔赴”》,講述中建材玻璃新材料研究總院構建創(chuàng )新鏈、工程鏈、產(chǎn)業(yè)鏈“三鏈融合”新模式,實(shí)現全球高端玻璃技術(shù)工程與高端玻璃裝備占有率均超65%,推動(dòng)中國建材集團由傳統建材企業(yè)向無(wú)機非金屬材料原創(chuàng )技術(shù)策源地轉變。今日本網(wǎng)為您全文分享→

  編者按 6月3日,《人民日報》“科技視點(diǎn)·走進(jìn)優(yōu)秀創(chuàng )新團隊”專(zhuān)欄刊發(fā)《中建材玻璃新材料研究總院團隊研制生產(chǎn)出一系列世界領(lǐng)先的玻璃新材料 努力實(shí)現科技和產(chǎn)業(yè)“雙向奔赴”》,講述中建材玻璃新材料研究總院構建創(chuàng )新鏈、工程鏈、產(chǎn)業(yè)鏈“三鏈融合”新模式,實(shí)現全球高端玻璃技術(shù)工程與高端玻璃裝備占有率均超65%,推動(dòng)中國建材集團由傳統建材企業(yè)向無(wú)機非金屬材料原創(chuàng )技術(shù)策源地轉變。今日本網(wǎng)為您全文分享→

中建材玻璃新材料研究總院團隊研制生產(chǎn)出一系列世界領(lǐng)先的玻璃新材料

努力實(shí)現科技和產(chǎn)業(yè)“雙向奔赴”

(科技視點(diǎn)·走近優(yōu)秀創(chuàng )新團隊)

▲彭壽(右一)在指導實(shí)驗。中建材玻璃新材料研究總院供圖

  熔融的玻璃液自由流淌到錫面上,均勻攤開(kāi),在拉邊機作用下慢慢變薄。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,我國第一條浮法玻璃生產(chǎn)線(xiàn)建成投產(chǎn)。這種浮法玻璃工藝與英國“皮爾金頓浮法”、美國“匹茲堡浮法”齊名,成為全球三大浮法工藝之一。同年,100多名科研人員響應國家號召,從北京南遷至安徽蚌埠,中建材玻璃新材料研究總院(原國家建材局蚌埠工業(yè)設計研究院)自此在這里扎根。

  到了本世紀初,產(chǎn)業(yè)發(fā)展對玻璃材料的要求迅速提升。20多年來(lái),中國工程院院士、中國建材集團首席科學(xué)家,中建材玻璃新材料研究總院黨委書(shū)記、院長(cháng)彭壽帶領(lǐng)團隊錨定先進(jìn)玻璃材料“主賽道”,開(kāi)展硅質(zhì)原料提純、玻璃成分及配方設計、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%,讓中國浮法玻璃從追趕走向超越,推動(dòng)中國建材集團由傳統建材企業(yè)向無(wú)機非金屬材料原創(chuàng )技術(shù)策源地轉變。

一個(gè)信念

“一定要把中國的玻璃事業(yè)做上去”

  走進(jìn)中建材玻璃新材料研究總院,能夠直觀(guān)真切地感受到玻璃的“無(wú)處不在”和“千變萬(wàn)化”:廠(chǎng)房外墻上的玻璃,涂抹4微米厚的碲化鎘光電薄膜后,就變成可導電、可發(fā)電、可回收的半導體材料,完成光電轉換和電能供應,實(shí)現“有光就有電”;實(shí)驗室里,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次計算,可供折疊屏手機使用超過(guò)27年;錐形瓶中盛放著(zhù)中空的微米級玻璃粉體,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年成立的國家級科研院所,它既見(jiàn)證了我國玻璃工業(yè)的發(fā)展歷程,也承載著(zhù)自主創(chuàng )新的重要使命?!?/span>

  上世紀80年代,我國玻璃產(chǎn)量首次實(shí)現世界第一。但此后很長(cháng)一段時(shí)間,我國玻璃在技術(shù)和品質(zhì)方面與國際先進(jìn)水平存在差距,并且到了本世紀初,這種差距還有被進(jìn)一步拉大的風(fēng)險。中建材玻璃新材料研究總院首席專(zhuān)家張沖回憶:“當時(shí)我國玻璃的產(chǎn)量比較大,但是像汽車(chē)玻璃原片、高等級建筑用玻璃都做不了?!绷硪环矫?,隨著(zhù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)步,新的玻璃品種開(kāi)始涌現,國民經(jīng)濟對高品質(zhì)玻璃材料的需求日益提升?!罢麄€(gè)行業(yè)發(fā)生了顛覆性變化?!睆垱_舉例,“當時(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(xiàn)顯像管技術(shù))向平板顯示轉換也需要玻璃,而這些高端玻璃基本被國外廠(chǎng)商壟斷?!?/span>

  當時(shí)作為國內玻璃材料方面的重要研究機構,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(xiàn)設計,在高端玻璃領(lǐng)域基本上是“一張白紙”。面對轉型要求,必須瞄準新興領(lǐng)域,做高品質(zhì)的玻璃。

  這是一個(gè)必須“跳高”才能夠得著(zhù)的目標。院里不少人心有疑慮:“研發(fā)、工程進(jìn)行轉移缺乏基礎”“新品種根本就沒(méi)設計過(guò)”“人才、裝備底子太薄”……彭壽就任院長(cháng)后瞄準目標、毫不動(dòng)搖:“沒(méi)有資源我們去找,沒(méi)有人才我們自己培養。但是大家要堅定信心,一定要把中國的玻璃事業(yè)做上去?!?/span>

  在這個(gè)目標的牽引下,中建材玻璃新材料研究總院招聘規模一下擴大了幾倍,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)始籌劃建設國家重點(diǎn)實(shí)驗室,積極承擔各級課題任務(wù)。但是大家深知,要想把技術(shù)“跑通”,還是要靠項目帶動(dòng),經(jīng)受市場(chǎng)的檢驗?!?/span>

三次跨越

每一步都充滿(mǎn)挑戰

  長(cháng)期以來(lái),我國高端浮法玻璃一直依賴(lài)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,在關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和應用上進(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)出世界最大規模日熔化量1200噸的玻璃生產(chǎn)線(xiàn)核心技術(shù)與成套裝備,讓我國第一次用自己的工藝生產(chǎn)出滿(mǎn)足汽車(chē)和高等級建筑需求的玻璃。

  經(jīng)過(guò)持續攻關(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,并為福耀集團等知名企業(yè)提供了汽車(chē)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)。當時(shí),太陽(yáng)能多晶硅電池開(kāi)始出現,中建材玻璃新材料研究總院在廣東東莞建設我國第一條光伏玻璃生產(chǎn)線(xiàn)?!?/span>

  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)設計的一套東西就難以適應。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(mǎn)挑戰。

  當時(shí)國外已有比較成熟的工藝,但國內才剛剛起步。面對壓力,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(xiàn)。東莞產(chǎn)線(xiàn)建成投產(chǎn)后,又經(jīng)過(guò)多次迭代,團隊建成了全球首條日熔化量1200噸光伏玻璃生產(chǎn)線(xiàn),推動(dòng)我國太陽(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(xiāo)售額增長(cháng)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)。但團隊并沒(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)更復雜、工藝難度更高的顯示玻璃,并且決心用中國自己的浮法工藝來(lái)生產(chǎn)。

  起步晚,沒(méi)有經(jīng)驗可以借鑒,團隊又一次開(kāi)始了艱辛而漫長(cháng)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,團隊將中國浮法工藝再次帶到了產(chǎn)業(yè)前沿。短短4年,他們在國際市場(chǎng)的份額就增長(cháng)到40%。

  面對顯示玻璃由厚到薄、由小到大、由薄到柔、由有到精的發(fā)展趨勢,團隊意識到,要想真正取得顯示玻璃領(lǐng)域的“話(huà)語(yǔ)權”,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)鍵戰略材料,高世代TFT—LCD玻璃基板核心技術(shù)及其市場(chǎng)長(cháng)期被國外公司壟斷。面對這條最有發(fā)展潛力也是最艱難的新賽道,團隊全力以赴、分秒必爭,要的是盡可能在最短的時(shí)間內趕超世界先進(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?!皯鸲贰钡倪^(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(xiàn)時(shí),每片玻璃的顆粒多達上萬(wàn)個(gè)。團隊在幾十個(gè)參數變量中,尋求多個(gè)參數的匹配。他們早上討論工藝和參數,夜里出結果,每天分析、總結參數變化,尋找規律、提出對策建議,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量降到40個(gè)以?xún)取?/span>

  2019年8月,我國首條8.5代TFT—LCD玻璃基板生產(chǎn)線(xiàn)在蚌埠一次性引板成功,項目也由烤窯升溫、聯(lián)動(dòng)調試階段正式轉入試生產(chǎn)階段,為產(chǎn)品批量下線(xiàn)奠定了堅實(shí)基礎。自此,我國成為全球為數不多掌握高世代TFT—LCD玻璃基板生產(chǎn)技術(shù)的國家之一?!?/span>

三鏈融合

讓科技和產(chǎn)業(yè)“雙向奔赴”

  多年來(lái),團隊規模越來(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(zhù)專(zhuān)注。在浮法玻璃新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室副主任曹欣看來(lái),深厚積累和有序傳承始終是這個(gè)團隊的特色,正是有了長(cháng)期的沉淀,才能不斷延長(cháng)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”?!安牧鲜钱a(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?!辈苄勒f(shuō),該院通過(guò)構建創(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、半導體和高端裝備等領(lǐng)域對先進(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用基礎研究,也可以承擔產(chǎn)業(yè)轉化任務(wù)?!拔覀兘⒘朔珠T(mén)別類(lèi)的考核評價(jià)體系,允許雙向選擇?!辈苄勒f(shuō),“對于偏基礎的研究,我們設置了階段性和連續性的考核標準,給予自由度,鼓勵‘試錯’;在成果轉化和產(chǎn)業(yè)化方面,我們也有諸如‘生產(chǎn)線(xiàn)要拉起來(lái)’‘哪些指標要驗證通過(guò)’等標準。此外,我們還推出了項目跟投、超額利潤分紅等新措施,來(lái)鼓勵創(chuàng )新創(chuàng )造?!薄?/span>

  玻璃是典型的熱工生產(chǎn)過(guò)程,貿然停工會(huì )造成很大損失。因此,玻璃生產(chǎn)線(xiàn)經(jīng)常需要“連軸轉”。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)?!拔覀儽3挚茖W(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’?!?年前,在重點(diǎn)實(shí)驗室做基礎研究的朱明柳轉崗到8.5代TFT—LCD玻璃基板生產(chǎn)一線(xiàn),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,不斷催生新的學(xué)科前沿、科技領(lǐng)域和創(chuàng )新形態(tài)?!迸韷郾硎?,“現有的團隊要不斷提升壯大,不斷適應深化與信息科學(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)、智慧醫療、空間科技等未來(lái)科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供支撐?!?/span>

責任編輯:褚贊贊
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