玻璃是日常生活中司空见惯的东西:喝茶的杯子、化妆的镜子、建筑物和汽车的窗户以及摩天大楼的玻璃幕墙……一般住宅窗户用的是普通玻璃,其主要原料是纯碱、石灰石、石英砂,这是硅酸钠、硅酸钙和二氧化硅熔化在一起所得到的物质。但走进蚌埠浮法玻璃新技术国家重点实验室,超薄玻璃、TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)玻璃基板、30μm(微米)柔性可折叠玻璃、转换效率达19.64%的铜铟镓硒发电玻璃和世界首片大面积碲化镉发电玻璃等功能强大的高科技玻璃令人耳目一新。蚌埠玻璃工业设计研究院依托蚌埠浮法玻璃新技术国家重点实验室,在一片玻璃上打造了世界一流的玻璃新材料产业链,书写了令人骄傲的创新传奇!
30μm柔性可折叠玻璃:连续百万次弯折不破损
“截至目前,我们自主研发的30微米柔性玻璃弯折半径小于1.5毫米,在测试设备上已经连续弯折百万次不破损。”5月28日,在蚌埠浮法玻璃新技术国家重点实验室,实验室党支部书记、高级工程师王友乐自豪地向记者展示,这种30微米柔性玻璃仅有A4纸三分之一厚度,薄如蝉翼,随意弯折却不破损不变形。“我们从去年开始做柔性玻璃的弯折试验,最多连续弯折次数达百万次,玻璃既没有折断,表面也看不到折痕。”超薄柔性玻璃事业部品质经理闫娟娟指着正在做试验的动态弯折机说。
近年来,随着5G、AI等新技术的快速发展,柔性和折叠成为显示产业重点关注的发展方向和趋势。2019年起,中建材凯盛科技集团整合蚌埠玻璃工业设计研究院、浮法玻璃新技术国家重点实验室和蚌埠光电材料等企业的技术优势,组建柔性玻璃联合实验室,在国内率先开发出30μm柔性可折叠玻璃,产品性能与德国肖特相当,再创一项玻璃新材料领域中国第一、世界领先的成果。“柔性超薄玻璃如果应用到可折叠手机上,按照手机一天折叠40次和连续40万次弯折不破损计算,用这种柔性玻璃制造的手机可以折叠使用将近27年半。这意味着凯盛科技掌握了“高强玻璃料方—原片生产—高精密加工”的超薄柔性玻璃全链条创新技术,具备自主产业化的实施能力。”什么柔性玻璃折叠上百万次而不会断裂呢?“我们研制了一套品质控制、检测系统和加工设备,解决了料方研究、原片生产、产品加工等难题。最为关键的是,我们自主研发的玻璃边缘修复技术和玻璃微裂纹修复技术,使玻璃表面完美不易破损耐弯折。”王友乐介绍,目前柔性可折叠玻璃产品正在国内知名手机厂商进行全面的测试认证。
0.12mm超薄浮法电子玻璃:创造世界最薄记录
近年来,智能手机、平板电脑等电子产品逐步向轻薄化、智能化、高性能化方向发展,而实现轻薄化、提升透光率、改善用户体验等任务主要由触控面板和显示面板来担当,作为面板上游关键原材料产品——超薄玻璃基板,就要用超薄玻璃来生产。2013年以前,1.1毫米以下的超薄乃至极薄玻璃,技术和产品一直被国外垄断,所有的超薄电子玻璃都需要进口,严重影响了我国万亿元信息显示产业的产业链供应链安全。
在中国工程院院士、蚌埠玻璃院院长彭寿的带领下,科研团队全力攻关超薄触控玻璃,先后突破原料提纯、玻璃成分及配方、新型熔化、超薄成形等1000多项技术瓶颈。2013年10月超薄触控玻璃引板成功,短短2个月内便完成了1.3毫米、1.1毫米、0.7毫米、0.55毫米玻璃的成功生产;2014年8月,国内最薄0.3毫米显示玻璃稳定量产;2015年3月,0.2毫米超薄玻璃稳定量产,完美赶超世界先进水平,主要质量性能指标与国外进口产品相当;2016年5月,成功拉引0.15毫米超薄玻璃,实现了“超薄”到“极薄”的跨越;2018年4月,完全具有中国自主核心技术的世界最薄0.12毫米触控玻璃横空出世,像A4纸般薄,可实现大面积连续生产。0.12mm超薄浮法电子玻璃的成功研制,使蚌埠玻璃院成为目前国内唯一拥有0.12mm—1.1mm全系列品种超薄浮法电子玻璃技术的企业。
8.5代TFT-LCD玻璃基板:摘下行业“皇冠上的明珠”
TFT液晶玻璃基板是液晶显示面板核心部件,是电子信息显示产业的关键材料,其生产控制精度与半导体行业相当,代表着目前全球现代玻璃规模化制造领域的最高水平。8.5代TFT液晶玻璃基板,则被誉为信息显示玻璃行业“皇冠上的明珠”。长期以来,大尺寸液晶显示所需的8.5代TFT液晶玻璃基板核心技术完全被国外垄断,成为严重制约我国显示产业发展的“卡脖子”难题。
为推动我国信息显示产业的高质量发展,2016年,彭寿亲自带领团队攻关高世代液晶玻璃基板。他们先后攻克了能够同时满足理化和工艺性能的玻璃基板化学组成与配方,创新开发出具有中国特色的铂金流道超薄浮法新工艺,实现了窑炉、锡槽、退火窑等关键装备的国产化开发。2019年9月18日,中国首片自主研发的8.5代TFT-LCD玻璃基板在蚌埠下线,从点火投产到成功引板,仅用70天,创造了自主生产高世代液晶玻璃基板的“中国速度”,使我国成为继美日之后全球第三个掌握高世代TFT-LCD玻璃基板生产技术的国家。此后,相关产品很快获得市场认可,通过国内主流面板厂商的全流程梯度应用认证,成功导入大尺寸显示产业链,产品主要用于电视电脑、PAD、智能交通、智慧城市、智能家居等各类平板显示领域,为我国千亿级信息显示产业“固链、补链、强链”,满足我国液晶显示产业对基板玻璃的巨大需求发挥了重大作用。
攻克核心技术:让玻璃成为光伏发电高手
十多年前,当晶体硅太阳能电池还是“贵族”的时候,实验室就组织团队攻克了光伏玻璃技术难题,首创光伏玻璃成型的新方法,成功开发出光伏玻璃核心技术和成套装备,并于2006年实现了技术成果的产业化转化,产品良品率达到60%以上,超过当时国际先进水平40%左右的良品率,实现了我国光伏玻璃从无到有的重大飞跃。近年来,围绕光伏信息化、智能化、绿色化、高端化发展趋势,凯盛集团持续推进技术攻关与装备开发,2016年在合肥建成投产全球单体规模最大“一窑五线”全氧燃烧光伏玻璃生产线,2018年建成投产国内首条轻薄高透光伏玻璃智能生产线,500吨产能创造千吨效益,实现了光伏玻璃行业内“轻薄化程度、自动化程度、信息化程度、智能化程度”四个世界第一。
历经9年攻关,突破几百项关键技术,2018年4月,世界第一条大面积(1.92平方米)碲化镉发电玻璃生产线正式投产,这也是我国第一条100MW碲化镉发电玻璃生产线,标志着我国掌握了全球领先的大面积碲化镉发电玻璃自主核心技术。目前碲化镉发电玻璃实验室转化效率为20.24%,理论效率为30%,转换效率提升空间很大。2017年10月,建成国内第一条具有自主知识产权的300MW铜铟镓硒发电玻璃生产线,稳定量产铜铟镓硒发电玻璃。目前,铜铟镓硒发电玻璃冠军组件的光电转换效率达到19.64%,再次打破铜铟镓硒太阳能发电玻璃光电转换效率的世界纪录。发电玻璃产品已成功应用在西藏阿里1400公里边防线、冬奥会张家口奥运会场、河北太行山红色旅游基地、九寨沟黄龙超高原机场、海南定安装配式建筑等项目上。
题图:全球单体规模最大“一窑五线”全氧燃烧光伏玻璃生产线。(资料图片)