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    媒體報道

    非凡十年·特別報道③ | 凱盛科技:探秘玻璃新材料原創技術策源地

    來源:企業觀察報、集團黨委宣傳部  發布時間:2022-09-30

    近日,企業觀察報

    對我們的新材料產業作了深度系列報道

    全面展現了中國建材集團

    心懷“國之大者”

    打造“國之大材”的擔當與成就

    下面小料將系列報道分享給大家

    凱盛科技:探秘玻璃新材料原創技術策源地

    材料是人類文明的基石,而新材料的發現、研發和應用引領著社會進步、技術革命和產業變革。近年來,國內關鍵新材料產品保障能力明顯提升。

    在玻璃新材料領域,凱盛科技誕生了多項具有自主知識產權、世界領先的重大創新成果,其中包括世界最薄0.12毫米超薄觸控玻璃、中國首片8.5代TFT-LCD玻璃基板、世界領先的30微米柔性可折疊玻璃、世界最大單片面積1.92平方米碲化鎘發電玻璃、光電轉換率超20%的銅銦鎵硒發電玻璃等一系列創新成果,既展現了凱盛科技在玻璃新材料領域的創新成就,也助推中國玻璃工業實現了高水平的自立自強。

    玻璃國家重點實驗室

    凱盛科技是中國建材集團旗下玻璃板塊研發和產業化應用的重要平臺,擁有國家重點實驗室并承擔國家多項課題,有較強研發能力。

    在玻璃新材料方面,中國建材集團對凱盛科技提出了玻璃新材料 “3+1”戰略布局,以玻璃新材料研究總院為研發平臺,打造顯示材料與應用材料、新能源材料、優質浮法玻璃及特種玻璃三大業務板塊。

    2021年6月16日,中國建材集團黨委書記、董事長周育先在凱盛科技旗下企業調研時指出,創新是凱盛的名片,速度是凱盛發展的秘訣。凱盛科技經歷了從院所轉制到全方位發展的重大飛躍,突破了多項玻璃新材料關鍵技術,形成了多項“世界第一、中國首創”產品,為中國建材集團新材料產業的高質量發展作出了重要貢獻。

    今年1月23日,在凱盛科技2021年度總結表彰大會上,周育先強調,凱盛科技要堅持“四位一體”全面創新,加快打造原創技術策源地,大力開展科研成果的產業轉化、效益轉化,加快培育一批有國際競爭力的玻璃新材料產業集群。

    事實上,凱盛科技一直在致力于打造玻璃新材料原創技術“策源地”和玻璃新材料產業集群。

    中國工程院院士、中國建材集團總工程師、凱盛科技董事長彭壽認為,做新材料,關鍵是要集中力量攻克關鍵核心技術“卡脖子”問題。

    01玻璃中的黑科技

    一般把0.1-1.1毫米厚度的玻璃稱為超薄玻璃。

    超薄電子玻璃是信息顯示產業的核心材料,具有優良的力學、光學、熱學、電學及耐化學侵蝕性,廣泛應用于手機、電腦、電視等顯示終端,是21世紀不可或缺的關鍵材料。

    在電子產品輕薄化、便攜化、多功能化的今天,玻璃材料越薄,透光性和柔韌性就越好,相關顯示產品的重量也就越輕。

    但是玻璃太薄又極其易碎,如何才能兼顧玻璃的薄度、強度和韌度?

    2013年以前,1.1毫米以下的超薄乃至極薄玻璃,屬于當時國內市場空白,技術和產品一直被國外壟斷,長期受制于人。導致所有的超薄電子玻璃都需要進口,不僅嚴重影響國家信息顯示行業安全,而且造成了國內下游電子產品價格居高不下。

    對此,凱盛科技旗下中建材玻璃新材料研究總院聚焦開展原料提純、玻璃成分及配方、新型熔化、超薄成形等關鍵核心技術與裝備的科技攻關,突破了百余項技術瓶頸,使生產出來的玻璃厚度,一降再降,最終工業化生產出僅0.12毫米的“世界最薄玻璃”。厚度每下降0.1毫米看似簡單,但增加的難度卻超乎想象。

    量產后的0.12毫米超薄電子玻璃相當于A4紙一樣的厚度,不僅透光率高,而且柔韌性好,被彎曲成環狀也不會折斷,堪稱玻璃中的黑科技。

    30微米柔性可折疊玻璃 

    0.12毫米超薄電子玻璃的成功量產,不僅實現了國內萬億級信息顯示產業的“固鏈、補鏈、強鏈”,材料的國產化也加速實現了進口替代,大量減少了國內信息顯示產業成本和國家外匯,推動了電子終端產品價格的下降,最終使消費者得到了實惠。

    中建材玻璃新材料研究總院攻克了0.12毫米超薄電子玻璃,不僅標志著中國打破了發達國家長期對超薄玻璃技術的封鎖,而且還打通了從實驗室到產業化的“最后一公里”,實現了從跟跑、并跑到領跑的跨越。

    02破解“卡脖子”難題

    近年來,國內光電顯示產業發展迅速,中國已成為全球最大的信息顯示產業基地,以京東方、華星光電、惠科集團、中電熊貓為代表的液晶面板生產商已在國內建設20多條8.5代(尺寸:2.2m×2.5m)TFT-LCD面板生產線,全球占比超60%。

    TFT-LCD玻璃基板是液晶顯示面板的核心部件,是電子信息顯示產業的關鍵戰略材料,其生產控制精度與半導體行業相當,代表著目前全球現代玻璃規?;圃祛I域的最高水平。

    中國首片8.5代TFT-LCD玻璃基板成功下線 

    據悉,2019年以前,大尺寸液晶面板所需的8.5代TFT-LCD玻璃基板完全由美國康寧、日本旭硝子等少數幾家國外企業供應,玻璃基板成為嚴重制約國內顯示產業發展的“卡脖子”難題。

    這就意味著一旦國外公司對中國實施斷供,中國投入近萬億元的液晶顯示面板產業將面臨“斷鏈”風險。

    面對國家重大需求,2016年,彭壽院士帶領團隊以具有自主知識產權的浮法工藝為基礎,首創了具有中國特色的氣電混合高效熔化、新型貴金屬流道超薄浮法成型工藝,開發出適配于工藝的TFT玻璃核心配方,攻克了極難熔電子玻璃高效熔化澄清等系列難題。

    2019年9月18日,中國首片自主研發的8.5代TFT-LCD浮法玻璃基板在蚌埠下線,從點火投產到成功引板僅用70天,創造了我國自主生產高世代液晶玻璃基板的“中國速度”,填補了國內空白。中國也成為繼美日之后全球第三個掌握高世代TFT-LCD玻璃基板生產技術的國家。

    8.5代TFT-LCD玻璃基板的成功開發實現了國內高世代電子玻璃基板“零”的突破,解決了中國顯示面板產業對國產化大尺寸玻璃基板的緊迫需求,對保障中國信息顯示產業鏈、供應鏈安全具有里程碑意義。

    03守護國民生命線

    自2020年底新冠病毒疫苗接種工作展開以來,疫苗玻璃瓶產能便成為全社會關注的焦點,因為生產疫苗瓶所需的核心基礎材料——中性硼硅玻璃管供給嚴重不足。

    這看似簡單的“玻璃管”技術此前我國卻遲遲未能攻克。

    受溫度、濕度、空氣、光、微生物等影響,藥品的穩定性會發生變化,因此需要特殊的藥用玻璃作為包裝材料。目前,5.0中硼硅玻璃在耐水性、耐酸耐堿性、抗冷凍性、熱穩定性等方面都遠優于7.0低硼硅玻璃,是國際公認的安全藥品包裝材料。

    國內首條疫苗用中性硼硅藥用玻璃生產線 

    為滿足國內玻璃藥用包材市場的需求,中建材玻璃新材料研究總院充分發揮自身科研和技術優勢,突破了藥玻管熔化溫度高、黏度大、澄清與均化難、硼氧化物易揮發等“痛點”,實現了核心設備國產化,在國內首次實現了高品質中性硼硅藥用玻璃管的穩定量產,產品通過國內權威檢驗機構和歐盟RoHS的雙重檢測認證,質量比肩國際先進水平。

    這種藥玻的量產彌補了疫苗產業鏈短板,推動了國產高品質中性硼硅玻璃的規?;瘧?,促進了藥玻行業轉型升級,保障了國民用藥安全。

    04掛在墻上的油田

    發電玻璃是在玻璃基板上沉積了一組以碲化鎘為主的光電功能材料薄膜,當太陽光照射到薄膜層后,薄膜層中產生電子運動,從而實現發電。

    碲化鎘發電玻璃具有低碳、環保、節能、創能、美觀等屬性,在新型建筑材料及BIPV領域具有巨大的發展空間,是用科技創新推動供給側結構性改革的典范,可廣泛應用于大型太陽能地面電站、工商建筑、現代工廠、產業集團、摩天大樓等。例如北京冬奧會上隨處可見的綠色科技,從“奧運走廊”上的地面電站到城市中心的地標建筑,再到冬奧村核心區域內的綠色路標,都是基于碲化鎘發電玻璃應用所建設的多個低碳創能項目。而這些綠色科技背后,離不開凱盛科技旗下成都中建材光電材料有限公司的積極參與。

    自主研發生產出中國第一片銅銦鎵硒薄膜太陽能高效模組成功下線,標志著在引領國際新能源產業上邁出了重要步伐,為全線打通太陽能光伏產業鏈奠定了堅實基礎。目前銅銦鎵硒發電玻璃光電轉化效率達到世界最高的20% 

    目前,凱盛科技的技術團隊正加快技術研發,促進成果轉化。同時,已在全國多地布局碲化鎘薄膜發電玻璃生產線,通過規?;行Ы档腿肆Τ杀炯肮迷O備建設成本。

    05破解成果轉化難題

    科技成果轉化是科研機構面臨的普遍難題。

    柔性可折疊玻璃一期項目年產200萬片于2021年7月份已經建設完成,經過調試磨合已經具備量產能力。目前在建的二期項目年1500萬片,廠房已經封頂,今年年底完成建設 

    近年來,凱盛科技在信息顯示玻璃、新能源玻璃、特種玻璃等領域取得了多項科技創新成果,并成功完成科技成果轉化。

    據了解,凱盛科技在科技成果轉化過程中同樣也面臨產品導入期長、驗證成本高等問題,該公司主要通過以下三個策略解決問題:

    一是促進多方協同合作。凱盛科技通過與高校、科研院所、上下游廠家組成創新聯合體,共同承擔國家重大課題。通過參與單位多方協同合作,加快科技成果轉化速度。

    二是創立股權分紅激勵機制??蒲袌F隊以研發成果入股,與公司合資并參與分紅,形成“公司+團隊”的命運共同體。例如,在空心玻璃微珠產業化項目中,項目團隊核心科研人員(骨干)實現全部持股,確保成果轉化,實現了科研團隊的穩定。

    三是加強與地方政府合作聯系。位于安徽蚌埠的中國玻璃新材料產業園,是凱盛科技在安徽省和蚌埠市的大力支持下,對成果項目按鏈條劃分、分時落地形成的國內最大的玻璃新材料產業集聚區??萍汲晒母哔|量轉化助力蚌埠市建成國家硅基新材料新型工業化示范基地、玻璃新材料國家高新技術產業化示范基地、國家合蕪蚌新型顯示產業集聚發展試點、安徽省首批戰略性新興產業基地。2022年9月19日,中建材(合肥)新能源光伏電池封裝材料二期暨二氧化碳捕集提純項目在合肥投產,是世界首套玻璃熔窯二氧化碳捕集與提純示范項目,打造了全球玻璃行業減碳、固碳、管碳的典范,為國家實現“碳中和”戰略目標貢獻了建材力量。

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