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现代玻璃材料现状与展望

来源:中国建材报  撰稿人:  发布时间:2016年04月08日 浏览:
摘要:

现代玻璃材料已成为广泛应用于信息显示、新能源、绿色建筑等多个领域的关键材料,与传统玻璃相比,在应用领域、性能、功能、成分和制造技术等方面都有了极大的拓展和提升,技术和产品研发难度大,工业化生产需要多学科、多技术的高度复合集成。

  现代玻璃材料已成为广泛应用于信息显示、新能源、绿色建筑等多个领域的关键材料,与传统玻璃相比,在应用领域、性能、功能、成分和制造技术等方面都有了极大的拓展和提升,技术和产品研发难度大,工业化生产需要多学科、多技术的高度复合集成。
  
  本文回顾了现代玻璃材料的发展历程,介绍了国际现代玻璃材料技术的最新研究概况,总结了我国现代玻璃材料在原料提纯、成分设计、熔化、成型、精深加工等关键环节的技术创新成果,简述了我国TFT-LCD超薄玻璃基板、触摸屏玻璃、微铁高透过率玻璃等现代玻璃材料主流产品的产业现状。从薄型化、超白高透化、大尺寸化、多功能化等方面展望了现代玻璃材料产品的发展趋势,从结构-性能关系、声学、光学、表面技术、生物性能、熔化等方面提出了现代玻璃材料的研究方向。
    
  随着科技的进步与社会的发展,玻璃已不仅是传统意义上的普通建筑材料,而是成为广泛应用于信息显示、新能源、生物医疗和航空航天等多个领域的关键材料,同时,这些领域的应用对现代玻璃材料的性能、功能、组分和制造技术提出了越来越高的要求,新技术和新产品的研发难度越来越大,因此现代玻璃材料的工业化生产需要多学科、多技术的高度复合集成。
  
  自OttoSchott开创玻璃科学研究100多年来,科学家们对玻璃材料进行了更深入、更广泛的研究与探讨。
  
  现代玻璃材料与传统玻璃相比在应用领域、性能、功能、成分和制造技术等方面都有了极大的拓展和提升,它不仅将应用领域由传统建筑延伸至绿色建筑、信息显示、新能源、生物医疗、激光光源及航天等领域,还具有更好的光学特性、几何机构和物理性质。如微铁高透光率玻璃的透光率≥94.6%,比传统玻璃透光率87%有了很大提升,微缺陷也大幅减少;信息显示玻璃则具有平整度良好、厚度薄的特点;在强度方面,高盖板玻璃抗压强度可达900MPa以上,传统玻璃只有35MPa左右;TFT-LCD玻璃基板应变点≥650℃,传统玻璃应变点则在460~510℃。
  
  在国际上,美国、日本、德国、法国等发达国家非常重视现代玻璃材料的基础研究和工程技术研究,其技术水平和产业化应用处于世界领先地位。
  
  现代玻璃材料是美国工业界近几十年来最重要的技术创新领域之一,从耐高温硼硅酸盐玻璃、微晶玻璃到TFT-LCD超薄玻璃基板,形成了现代玻璃材料领域的众多创新成果。如美国NSF(国家科学基金会)在过去的7年里,持续支持了25所美国大学进行玻璃科学研究;美国康宁公司通过不同途径对大学和玻璃研究团体提供了定向资金支持,推动了玻璃领域的前沿科学研究,为玻璃工业发展储备了前瞻性技术。
  
  根据对《世界玻璃》、《物理评论快报》、《非晶固体期刊》、《美国陶瓷学会期刊》、《化学物理学期刊》和《国际应用玻璃科学期刊》等玻璃相关科学期刊的论文统计,国际现代玻璃材料研究课题中,约21%涉及硅酸盐玻璃研究,17%涉及现代玻璃材料的理论模型研究,13%为金属玻璃研究,10%为硫系化合物玻璃研究,7%为玻璃聚合物理论研究,6%为玻璃分子动力学研究,6%为玻璃自旋体研究,4%是磷酸盐玻璃研究,3%是凝胶玻璃研究,2%是硼硅酸盐玻璃研究,2%是微晶玻璃研究,9%是其他玻璃研究。由此可以看出,国际现代玻璃材料研究重点突出,特别重视相关基础理论研究。
  
  中国现代玻璃材料技术创新进展
  
  现代玻璃材料的应用领域十分广泛,其中主流产品是应用于电子信息显示、太阳能、绿色建筑等领域的TFT-LCD超薄玻璃基板、触摸屏玻璃基板、微铁高透过率玻璃、铝硅酸盐高应变点玻璃、低辐射玻璃、智能光控玻璃等,这些玻璃具有超薄、柔性、超白、多功能等特性,传统玻璃生产工艺技术已无法满足其生产需求,只有多学科、多技术高度复合集成创新、协作开发,攻克原料提纯、玻璃成分设计、新型熔窑开发、超薄成型、精深加工等技术难题,才能实现现代玻璃材料的创新与突破。
  
  我国现代玻璃材料虽然总体上与发达国家仍有一定差距,但经过近10年的自主创新,在上述主流产品领域已经突破国外技术封锁,核心装备已实现国产化,产品和技术均达到国际先进水平。
  
  根据科技部公开信息,从2000年到2014年,我国共颁发国家科技进步奖2642项,国家技术发明奖522项,国家自然科学奖479项。全部国家奖项中玻璃领域虽仅有9项成果获奖,其研究领域主要分布在浮法玻璃技术、风挡玻璃技术、光学玻璃技术、玻璃镀膜技术和光伏玻璃技术,但这些领域的创新成果为提升我国现代玻璃材料技术和产品打下了坚实的基础。

责任编辑:王澎
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