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中國造出“超薄玻璃”:厚度堪比A4紙

核心提示: 玻璃在日常生活中可以說無處不在,幾乎是天天能見到,但您見過厚度只有0.12毫米的玻璃嗎?

玻璃在日常生活中可以說無處不在,幾乎是天天能見到,但您見過厚度只有0.12毫米的玻璃嗎?0.12毫米是個什么概念,一張A4打印紙的厚度是0.095毫米,也就是說,這種玻璃只比一張紙略厚一點(diǎn),更神奇的是,這種玻璃還很結(jié)實。

這種玻璃只比A4紙稍厚 家用轎車150公里時速撞擊都毫發(fā)無損

中國建材集團(tuán)蚌埠院功能玻璃研究所副所長曹欣,正帶著他的團(tuán)隊做超薄玻璃的落球?qū)嶒?,測試超薄玻璃的性能。

曹欣將55克鋼球放在一米的高度,自由落體砸向超薄玻璃。這樣的沖擊力相當(dāng)于一輛家用轎車以時速150公里的速度撞停到墻上的沖擊力,但玻璃完好無損。

被鋼球砸中的這片薄如蟬翼的玻璃2018年4月剛剛下線,超薄玻璃的厚度只有0.12毫米,是目前世界上使用浮法工藝批量生產(chǎn)的最薄玻璃。

0.12毫米的玻璃到底有多薄呢?我們現(xiàn)場拿辦公用的A4紙進(jìn)行了對比。兩張A4紙的厚度是0.19毫米,比超薄玻璃還厚了0.07毫米。

中國建材集團(tuán)蚌埠院功能玻璃研究所副所長 曹欣:在0.12毫米這個范圍上,我相信這是在世界范圍內(nèi),比較驚艷的一個成果了。

超薄玻璃也叫超薄電子觸控玻璃,是電子信息顯示產(chǎn)業(yè)的核心材料,用來做手機(jī)、電腦、電視顯示屏基礎(chǔ)材。玻璃越薄,透光性能就會越好,柔韌性好,重量也會隨之減輕。但是玻璃太薄又非常易碎,怎樣讓玻璃既薄又有足夠的強(qiáng)度和韌性,是個世界難題。

正是因為中國技術(shù)的突破和創(chuàng)新,使超薄玻璃的國際市場價格降低了2/3。然而,曹欣并沒有滿足0.12毫米的厚度。在0.12毫米玻璃批量下線的時候,他就已經(jīng)在著手準(zhǔn)備0.1毫米超薄玻璃的研發(fā)了。

上世紀(jì)五十年代末,英國皮爾金頓玻璃公司向世界宣布玻璃浮法成型工藝研制成功,各國爭相搶購專利,但是皮爾金頓卻獨(dú)獨(dú)對中國進(jìn)行技術(shù)封鎖。這樣的情況讓當(dāng)時的中國玻璃行業(yè)意識到,必須要走一條自主創(chuàng)新的道路。

因為起步較晚,又沒有任何經(jīng)驗可以借鑒,當(dāng)時中國的裝備和工藝都跟國外存在一定差距,根本無法做出厚度1.1毫米以下的超薄玻璃。電子信息顯示的核心材料仍然受國外壟斷,國內(nèi)電子產(chǎn)品生產(chǎn)商不但價格沒法協(xié)商,就是供應(yīng)什么樣的材料也要由人家說了算。

為了不再受國外的技術(shù)掣肘,蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計研究院首席科學(xué)家彭壽和科研團(tuán)隊經(jīng)過三十多年的探索,將完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的中國超薄玻璃帶上了世界舞臺。

2014年6月,突破0.33毫米;

2016年4月突破0.15毫米;

2018年4月突破0.12毫米。

中國制造一次又次刷新了世界紀(jì)錄。

蚌埠中建材信息顯示材料有限公司總經(jīng)理 任紅燦:市場轉(zhuǎn)了一圈,現(xiàn)在下游對產(chǎn)品又有了新的要求,現(xiàn)在我拿的就是市場反饋回來的一個樣片,我給大家做一個實驗。

任紅燦掰斷的就是用來做手機(jī)屏幕的0.33毫米超薄玻璃,是客戶跟他們訂購的產(chǎn)品。從外觀來看,掰斷后的玻璃,花紋越多越細(xì),就代表玻璃的強(qiáng)度越高。在同類產(chǎn)品中,這樣的強(qiáng)度已經(jīng)算是較高的了。然而,客戶又對任紅燦提出了新的要求,想要在這個強(qiáng)度上再增加一個量級。

雖然客戶提出的要求可以做到,但是也要通過數(shù)百個工藝參數(shù)的調(diào)整才能完成,開完會的任紅燦還要到生產(chǎn)線上看看。

記者現(xiàn)場探訪世界最薄玻璃生產(chǎn)基地 從實驗室到大規(guī)模量產(chǎn)中國材料讓世界驚艷

生產(chǎn)線的環(huán)境溫度有四五十度,被任紅燦稱為最不討喜的廠房,而觀測1600度左右爐溫的融化情況才是最讓人頭疼的一件事。

玻璃的性能是否優(yōu)越,關(guān)鍵在于原料的配比和高溫融化時原料產(chǎn)生的化學(xué)變化,而爐內(nèi)的溫度有著至關(guān)重要的作用,正負(fù)2度的溫差就會影響玻璃的性能,所以任紅燦最關(guān)心溫度的變化和爐內(nèi)的融化情況,有絲毫的偏差,整個生產(chǎn)線上的玻璃就要廢掉,一天的損失就要達(dá)到50萬。

爐內(nèi)的溫度將近1600度,里面紅彤彤一片,除了刺眼睛,幾乎什么都看不見。為了能直觀看到里面融化的情況,任紅燦拿出來他的觀察法寶——鏡子。

任紅燦:你看是不是像做粥一樣冒泡,所以平時觀察這個,都用鏡子,冒小泡,說明在進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)。

透過這個小鏡子,可以看到爐內(nèi)的融化情況,就像煮粥時滾開的氣泡。任紅燦每次觀察特別注意氣泡的情況。由于客戶提出要增加玻璃的強(qiáng)度,任紅燦就需要在制備玻璃的原料中增加一種金屬元素。而這種金屬元素的熔點(diǎn)要高于其它原料的熔點(diǎn),所以融化的過程要特別注意,氣泡稍微有些異樣就要在溫度上及時進(jìn)行調(diào)整。

生產(chǎn)超薄玻璃的秘訣,除了高溫的窯爐,還有一個關(guān)鍵步驟,錫槽。窯爐熔化的玻璃溶液流入錫槽裝備中,因為錫液的密度較高,玻璃溶液可以浮在錫液表面,再用拉邊機(jī)將玻璃拉薄,最后進(jìn)入退火窯進(jìn)行退火。

窯爐、錫槽和退火是浮法工藝生產(chǎn)玻璃最為重要的三個環(huán)節(jié),每個環(huán)節(jié)需要調(diào)整的參數(shù)都非常多。

任紅燦:這個反復(fù)的過程是非常熬人的,對人就是一種折磨,中間可能有時候就是十幾個小時,那你就要不停地盯在現(xiàn)場。

堅持與創(chuàng)新,讓中國的超薄玻璃在國內(nèi)國際市場上不斷開疆拓土。2014年以前,任紅燦他們的電子信息顯示材料在國際上幾乎是零銷量。而短短四年的時間,在國際市場的份額增長到了40%。

任紅燦:我們現(xiàn)在在市場的占有率,應(yīng)該都是在世界前三。

從實驗室到產(chǎn)業(yè)化,最難的還是生產(chǎn)線上工藝參數(shù)的調(diào)整。實驗室做出的超薄玻璃樣品僅有10厘米寬,而工業(yè)生產(chǎn)的超薄玻璃要做到4米寬。這對玻璃強(qiáng)度、韌度的指標(biāo)有著極大的考驗,需要上萬次的工藝參數(shù)調(diào)整。而每種功能不同的玻璃都需要重新調(diào)整工藝參數(shù),這樣的過程需要持續(xù)不斷才能保證玻璃的最優(yōu)性能。

中國建材集團(tuán)董事長宋志平:過去中國在跟跑、并跑,下一步我們要領(lǐng)跑,從中國制造到中國創(chuàng)造。

薄如蟬翼的玻璃竟然可以經(jīng)受那么大的沖擊力,也難怪曹欣說那是一個令世界驚艷的成果。正是因為有了這些基礎(chǔ)材料,中國建材集團(tuán)建起了屬于自己的玻璃王國,發(fā)展各種行業(yè)所需的高精端玻璃基材。

半小時觀察:競爭從沒有終點(diǎn)

從無到有,從不信任到占領(lǐng)市場,越來越多的中國制造正在贏得市場的青睞,這背后是無數(shù)人的創(chuàng)新與堅守。

不過,制造業(yè)領(lǐng)域的競爭從來沒有終點(diǎn),領(lǐng)先只是暫時的,追趕是常態(tài)。

況且,制造業(yè)領(lǐng)域的細(xì)分產(chǎn)品不勝枚舉,在很多領(lǐng)域我們依舊處在跟隨狀態(tài)。而不斷追求更完美的產(chǎn)品是中國制造時刻眺望的目標(biāo)。

我們期待,未來有更多中國的企業(yè),能夠走在世界制造業(yè)的前列。

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責(zé)任編輯:周青