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薄如紙片的玻璃怎么造?厚度0.12毫米,彎成環也不斷

中國超薄玻璃制造從追趕到領跑,預計未來幾年將徹底打破外國壟斷

玻璃,幾乎隨處可見的建筑材料。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點出乎意料?

近日,0.12毫米超薄電子觸控玻璃日前在安徽蚌埠成功下線,這創造了浮法技術工業化生產最薄玻璃的世界紀錄。

超薄玻璃凸顯產業之殤

超薄玻璃又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。但是玻璃太薄會易碎,讓玻璃不但薄,還有足夠的強度和韌性是個世界難題。

“一般把0.1-1.1毫米厚度的玻璃稱為超薄玻璃,電子信息行業的液晶顯示器普遍使用0.55—1.1毫米浮法超薄玻璃。最新研制出來的0.12毫米超薄玻璃薄如蟬翼,不僅透光率高,而且韌性好,被彎曲成環狀也不會折斷。”

蚌埠玻璃設計研究院院長彭壽告訴記者,超薄玻璃是電子信息顯示產業所需的關鍵核心材料,廣泛應用于智慧城市、國防科技等領域。

其研發過程需要多學科、多領域的高度復合集成,工藝技術復雜、生產難度大,核心技術長期被美國、日本等少數幾家公司壟斷,造成我國光電顯示產業鏈關鍵環節嚴重缺失,產業發展長期受制于人,產品價格居高不下。

“雖然是一塊薄薄的玻璃,幾年前卻完全依賴進口。”蚌埠玻璃設計研究院黨委副書記李志銘表示,多年前,手機、電腦、電視都很貴,現在價格相對便宜了很多,很大一部分原因就是顯示屏玻璃不再依賴進口,成本降低了。

“一塊顯示屏的玻璃可以占整個產品成本的40%,所以玻璃的技術創新,使得整個產品成本下降,消費者現在花較少的錢就能買到優質的電子產品。”李志銘說。

厚度降低0.1毫米難度超乎想象

從2013年開始,研究團隊全力攻關超薄玻璃,短短10個月內便完成了0.3毫米至1.1毫米超薄浮法電子玻璃全系列的成功生產,創造了國內外同類超薄浮法電子玻璃生產線系列良品下線速度的新紀錄。

此后,在2014年、2015年、2016年、2018年,幾乎每年一個臺階,從0.3毫米到0.2毫米,到0.15毫米,再到現在的0.12毫米,不斷打破由他們自己創造的超薄浮法電子玻璃最薄紀錄。

玻璃厚度從幾年前的0.3毫米下降到現在的0.12毫米,拿到手里感覺像一張紙一樣輕薄。

“要把玻璃做薄,我們至少要面臨幾個難題,一是如何解決玻璃拉薄的問題;二是解決微缺陷問題,就是一點氣泡都不能有;三是解決熔窯、錫槽、退火窯三大熱工設備的設計和制造問題;四是解決玻璃配方問題。此外還要解決玻璃冷端的切裁、輸送以及缺陷的在線檢測等一系列難題。我們把上述難題一一攻破,才取得了今天的成果。”彭壽感嘆道。

“每次下降0.1毫米,看似細微,但是增加的制作難度卻超乎想象。”彭壽說,玻璃在液體狀態每拉薄0.01毫米,都是巨大的挑戰,這個過程需要加入一種特殊的金屬氧化物,究竟應該添加多少,研發人員只能不斷去測試。

“通常一天,也只能做一到兩組這樣的嘗試,通過一年左右的時間,我們才能夠拿到比較可靠的數據。”蚌埠中建材信息顯示材料有限公司生產制造部副部長姜園濤表示,從0.15到0.12毫米,為了這肉眼幾乎無法分辨的0.03毫米,他們團隊攻關了2年時間。

為了做出0.12毫米的超薄玻璃,攻關團隊并沒有將原有0.15毫米鈉鈣玻璃優化做薄,而是轉而研發更柔韌、更有市場前景的中鋁超薄玻璃。

“這樣一來,只能將之前的數據和參數推倒重來。”姜園濤說道,為了精確把握鋁金屬的添加劑量,團隊用了3個多月的時間,分兩次把鋁金屬的添加含量逐步提升。

由于在熔制過程中,越薄的玻璃散熱越快,這就需要在熔制生產線上,布置幾十個點電加熱的區,控制每個熔制區域的溫度。

“這是非常難的。在整個成型過程中需要各區域點玻璃反映的特性參數,然后再逐步對各區域點加電來控制溫度。”

姜園濤表示,整個過程的熔化工藝、成型工藝、切割工藝、檢驗包裝和裝備技術,都需要像這樣的連續攻關,在突破1000多項技術瓶頸后,世界最薄的0.12毫米浮法玻璃終于在科研人員手中誕生。

中國超薄玻璃制造從追趕到領跑

李志銘說,我國近年來引進的顯示面板生產線有上百條,以前全部要從美國、日本進口超薄玻璃基板進行加工,如果進口途徑被卡死,我們的上百條生產線就有全部癱瘓的危險。

“不過我們現在不怕,因為我們不光超薄玻璃技術國際領先,制造能力國際領先,而且生產成本、單位能耗均低于國際同類產品,有很強的競爭力。”

李志銘興奮地告訴記者:“預計在2018年底和2019年初將會產出擁有自主知識產權的8.5代TFT玻璃基板,這將徹底打破國外壟斷。”彭壽表示,目前他們已經開始著手研發0.1毫米超薄玻璃。


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