薄如纸片的玻璃怎么制造出来的?

2018-06-08 18:32:10     来源: 贤集网

玻璃,几乎随处可见的建筑材料。在你的印象里它很薄,但它究竟可以做得有多薄?0.12毫米的答案是不是有点出乎意料。


薄如纸片的玻璃怎么制造出来的?近日,蚌埠中建材信息显示材料有限公司(以下简称蚌埠中显)0.12毫米超薄电子触控玻璃日前成功下线,继0.15毫米之后,又一次创造了浮法技术工业化生产最薄玻璃的世界纪录。


超薄玻璃凸显产业之殇


超薄玻璃又叫超薄电子触控玻璃,是电子信息显示产业的核心材料,用来做手机、电脑、电视显示屏基础材料。玻璃越薄,透光性能就会越好,柔韧性好,重量也会随之减轻。但是玻璃太薄会易碎,让玻璃不但薄,还有足够的强度和韧性是个世界难题。


“一般把0.1—1.1毫米厚度的玻璃称为超薄玻璃,电子信息行业的液晶显示器普遍使用0.55—1.1毫米浮法超薄玻璃。最新研制出来的0.12毫米超薄玻璃薄如蝉翼,不仅透光率高,而且韧性好,被弯曲成环状也不会折断。”蚌埠玻璃设计研究院院长彭寿告诉科技日报记者,超薄玻璃是电子信息显示产业所需的关键核心材料,广泛应用于智慧城市、国防科技等领域。其研发过程需要多学科、多领域的高度复合集成,工艺技术复杂、生产难度大,核心技术长期被美国、日本等少数几家公司垄断,造成我国光电显示产业链关键环节严重缺失,产业发展长期受制于人,产品价格居高不下。


“虽然是一块薄薄的玻璃,几年前却完全依赖进口。”蚌埠玻璃设计研究院党委副书记李志铭表示,多年前,手机、电脑、电视都很贵,现在价格相对便宜了很多,很大一部分原因就是显示屏玻璃不再依赖进口,成本降低了。“一块显示屏的玻璃可以占整个产品成本的40%,所以玻璃的技术创新,使得整个产品成本下降,消费者现在花较少的钱就能买到优质的电子产品。”李志铭说。


厚度降低0.1毫米难度超乎想象


从2013年开始,蚌埠中显依托蚌埠玻璃设计研究院的技术支撑,全力攻关超薄玻璃,短短10个月内便完成了0.3毫米至1.1毫米超薄浮法电子玻璃全系列的成功生产,创造了国内外同类超薄浮法电子玻璃生产线系列良品下线速度的新纪录。此后,在2014年、2015年、2016年、2018年,几乎每年一个台阶,从0.3毫米到0.2毫米,到0.15毫米,再到现在的0.12毫米,不断打破由他们自己创造的超薄浮法电子玻璃最薄纪录。

超薄玻璃

玻璃厚度从几年前的0.3毫米下降到现在的0.12毫米,拿到手里感觉像一张纸一样轻薄。“要把玻璃做薄,我们至少要面临几个难题,一是如何解决玻璃拉薄的问题;二是解决微缺陷问题,就是一点气泡都不能有;三是解决熔窑、锡槽、退火窑三大热工设备的设计和制造问题;四是解决玻璃配方问题。此外还要解决玻璃冷端的切裁、输送以及缺陷的在线检测等一系列难题。我们把上述难题一一攻破,才取得了今天的成果。”彭寿感叹道。


“每次下降0.1毫米,看似细微,但是增加的制作难度却超乎想象。”彭寿说,玻璃在液体状态每拉薄0.01毫米,都是巨大的挑战,这个过程需要加入一种特殊的金属氧化物,究竟应该添加多少,研发人员只能不断去测试。


“通常一天,也只能做一到两组这样的尝试,通过一年左右的时间,我们才能够拿到比较可靠的数据。”蚌埠中显生产制造部副部长姜园涛表示,从0.15到0.12毫米,为了这肉眼几乎无法分辨的0.03毫米,他们团队攻关了2年时间。


为了做出0.12毫米的超薄玻璃,蚌埠玻璃设计研究院的攻关团队并没有将原有0.15毫米钠钙玻璃优化做薄,而是转而研发更柔韧、更有市场前景的中铝超薄玻璃。


“这样一来,只能将之前的数据和参数推倒重来。”姜园涛说道,为了精确把握铝金属的添加剂量,团队用了3个多月的时间,分两次把铝金属的添加含量逐步提升。由于在熔制过程中,越薄的玻璃散热越快,这就需要在熔制生产线上,布置几十个点电加热的区,控制每个熔制区域的温度。


“这是非常难的。在整个成型过程中需要各区域点玻璃反映的特性参数,然后再逐步对各区域点加电来控制温度。”姜园涛表示,整个过程的熔化工艺、成型工艺、切割工艺、检验包装和装备技术,都需要像这样的连续攻关,在突破1000多项技术瓶颈后,世界最薄的0.12毫米浮法玻璃终于在科研人员手中诞生。


中国超薄玻璃制造从追赶到领跑


世界最薄0.12毫米超薄触控玻璃、1.5毫米超薄高透光伏玻璃、国内首片0.2毫米超薄TFT液晶玻璃……


蚌埠玻璃设计研究院攻克并解决了微波纹和翘曲控制等诸多难题,彻底改变国内触控显示所需0.5毫米及以下超薄玻璃依赖进口的局面。并打通了完整产业链,形成了完整自主知识产权。


如今,蚌埠玻璃设计研究院先后建成了20余条超薄信息玻璃生产线,产品已在国内20余家主流面板企业批量应用,为下游产业降低成本约860亿元,保障了国家电子信息显示产业的安全。


“原来,京东方科技集团股份有限公司的玻璃和设备都需要进口,现在这两项都可以由我们来提供。”彭寿表示,正是因为中国技术的突破和创新,超薄玻璃的国际市场价格降低了三分之二。我国近年来引进的显示面板生产线有上百条,以前全部要从美国、日本进口超薄玻璃基板进行加工,如果进口途径被卡死,我们的上百条生产线就有全部瘫痪的危险。


“不过我们现在不怕,因为我们不光超薄玻璃技术国际领先,制造能力国际领先,而且生产成本、单位能耗均低于国际同类产品,有很强的竞争力。”李志铭兴奋地告诉记者,蚌埠玻璃设计研究院已经做出了信息显示玻璃、盖板玻璃、触控玻璃和TFT玻璃,未来还将围绕硅材料做显示玻璃产业链的延伸,以推动中国玻璃行业科技创新和产业化能力由跟跑、并跑向领跑跨越。


“作为国家‘十三五’重要专项之一,蚌埠玻璃设计研究院正在牵头高世代线的玻璃基板技术和装备的研发,预计在2018年底和2019年初将会产出拥有自主知识产权的8.5代TFT玻璃基板,这将彻底打破国外垄断。”彭寿表示,目前他们已经开始着手研发0.1毫米超薄玻璃。

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