玻璃在日常生活中可以說無處不在,幾乎是天天能見到,但您見過薄如蟬翼的玻璃嗎?5月8日,中國建材集團蚌埠院功能玻璃研究所成功生產出的“超薄玻璃”,厚度只有0.12毫米,比一張A4紙略厚一點,更神奇的是,這種玻璃還很結實,家用轎車用150公里的時速撞擊都毫發無損。
中國建材集團蚌埠院功能玻璃研究所副所長曹欣,曾帶著他的團隊做超薄玻璃的落球實驗,測試超薄玻璃的性能。
曹欣將55克鋼球放在1米的高度,自由落體砸向超薄玻璃。這樣的沖擊力相當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。被鋼球砸中的這片玻璃厚度只有0.12毫米,是目前世界上使用浮法工藝批量生產的最薄玻璃。
曹欣說:“在0.12毫米這個范圍上,我相信我們的超薄玻璃是在世界范圍內,比較驚艷的一個成果了。”
超薄玻璃也叫超薄電子觸控玻璃,是電子信息顯示產業的核心材料,用來做手機、電腦、電視顯示屏基礎材料。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度和韌性,是個世界難題。
正是因為中國技術的突破和創新,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,他就已經在著手準備0.1毫米超薄玻璃的研發了。
上世紀50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,但是皮爾金頓卻只對中國進行技術封鎖。這樣的情況讓當時的中國玻璃行業意識到,必須要走一條自主創新的道路。
因為起步較晚,又沒有任何經驗可以借鑒,當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,國內電子產品生產商不但價格沒法協商,就是供應什么樣的材料也要由人家說了算。
為了不再受國外的技術掣肘,蚌埠玻璃工業設計研究院首席科學家彭壽和科研團隊經過30多年的探索,將完全擁有自主知識產權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5月突破0.12毫米。
“市場轉了一圈,現在下游對產品又有了新的要求,現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。”蚌埠中建材信息顯示材料有限公司總經理任紅燦介紹道。
任紅燦掰斷的就是用來做手機屏幕的0.33毫米超薄玻璃,是客戶跟他們訂購的產品。從外觀來看,掰斷后的玻璃,花紋越多越細,就代表玻璃的強度越高。在同類產品中,這樣的強度已經算是較高的了。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,但是也要通過數百個工藝參數的調整才能完成,開完會的任紅燦還要到生產線上看看。
生產線的環境溫度有四五十攝氏度,被任紅燦稱為最不討喜的廠房,而觀測1600攝氏度左右爐溫的融化情況才是最讓人頭疼的一件事。
玻璃的性能是否優越,關鍵在于原料的配比和高溫融化時原料產生的化學變化,而爐內的溫度有著至關重要的作用,正負2攝氏度的溫差就會影響玻璃的性能,所以任紅燦最關心溫度的變化和爐內的融化情況,有絲毫的偏差,整個生產線上的玻璃就要廢掉,一天的損失就要達到50萬元。
生產超薄玻璃的秘訣,除了高溫的窯爐,還有一個關鍵步驟,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,再用拉邊機將玻璃拉薄,最后進入退火窯進行退火。
窯爐、錫槽和退火是浮法工藝生產玻璃最為重要的三個環節,每個環節需要調整的參數都非常多。
堅持與創新,讓中國的超薄玻璃在國內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4年的時間,在國際市場的份額增長到了40%。
“過去中國在跟跑、并跑,下一步我們要領跑,從中國制造到中國創造!”中國建材集團董事長宋志平對未來充滿信心。

圖1:博士后科技工作站加快研發步伐

圖2:科研攻關小組