点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:千磨万击还坚劲——看国产纳米微晶玻璃如何造就
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

千磨万击还坚劲——看国产纳米微晶玻璃如何造就

来源:科技日报2024-04-07 09:54

  鑫景特玻生产线上的纳米微晶玻璃。图片由鑫景特玻提供

  砸核桃、敲钉子、用沙子磨、用汽车轧……近期,某款华为手机经历极限测试后,屏幕仍完好无损的视频,在网络上火热传播。

  一块薄薄的手机屏幕,为何如此坚劲?关键是其盖板采用了国产纳米微晶玻璃。

  纳米微晶玻璃实现国产化,被业界认为“代表着我国特种玻璃领域的重大突破”。在这一领域率先打破国外垄断的,是一家来自西部的“小巨人”企业——重庆鑫景特种玻璃有限公司(以下简称“鑫景特玻”)。

  跨界转型,特种玻璃自己造

  玻璃作为众多行业的基石,在生产、生活中必不可少。随着高新技术的发展,具备各种特殊功能的特种玻璃应运而生。

  微晶玻璃便是特种玻璃家族中的一颗明珠。与普通玻璃的非晶体结构不同,微晶玻璃内部有着独特的晶体结构。当这些晶体小到纳米级别时,就成为纳米微晶玻璃。

  “巴掌大小的一块纳米微晶玻璃,内部充满了亿亿个高强度纳米晶体。”国内特种玻璃领域著名专家、海南大学材料与化工学院副院长姜宏告诉科技日报记者,“这种晶体的规则排列,赋予材料优越的物理和化学性质,可以有效阻断裂纹的扩散,使玻璃的强度、耐磨性等大大提升。”

  正因如此,以纳米微晶玻璃为代表的特种玻璃,不仅被用在高端手机上,在诸多新兴行业也有着“天量需求”,重要性不言而喻。

  然而,这一市场却长期被国外企业垄断。

  10多年前,在重庆运营着国际五星级酒店的民营企业家白一波,得知我国特种玻璃制造受制于人的境况后,萌生了从房地产向新材料转型的想法。

  此时,由姜宏牵头的航空玻璃、手机触摸屏两个特种玻璃国家级科研项目刚刚完成,成果亟待走出实验室、走向产业化。

  白一波几经打听找到了姜宏。双方一拍即合:“中国人一定能造出自己的高端特种玻璃!”

  2014年7月,鑫景特玻注册成立。作为公司创始人、董事长,白一波从此将全部心血和资源都倾注于特种玻璃的研发生产。

  边招人、边建设、边测试,一场追求“硬度”的极限探索开始了。

  尽管鑫景特玻手握姜宏的首创技术,但白一波很快发现,从实验室到工业量产,难度远远超出预想。高昂的研发费用、巨大的试产挑战,以及漫长的认证周期,如大山般横亘于他们面前。

  丢个水包,气泡终于消失了

  从2014年鑫景特玻工厂启动建设,到2018年生产线点火启动,4年过去了,投入多达4亿元,能否量产还是个未知数。

  “研发配方可以在实验室验证,但制作流程只能在生产线上研究、调整、验证。”作为鑫景特玻设备动力部部长,彭灿有着十几年玻璃企业生产和建厂经验,深知其中不易。

  特种玻璃对理化性能的要求极高,相关标准涉及上百个参数。每个参数都如精密齿轮,需要精准咬合。应力、气泡等亟待攻克的难点,考验着研发团队的智慧和耐心。

  “窑炉点火后不能熄,生产线要保持24小时运转。”回忆起当时的情景,彭灿直言“压力山大”——一批批原料投进去,出来的却总是充满气泡的残次玻璃,每天的耗损可以买台豪华轿车。这让他茶饭不思、夜不能寐。

  2019年尤为艰辛。技术研发不断烧钱,高薪聘请的生产部负责人频繁离职。一位经验丰富的老生产部部长,努力了一年,也不见起色,离开时无奈地说:“照这样下去,是造不出特种玻璃的!”

  在熊熊燃烧的窑炉和一堆堆残次玻璃旁,科研人员和生产部门的员工陷入了沉默。

  理论没问题、实验没问题、操作没问题,可为何玻璃中总是充满气泡?经过深入分析,他们发现,气泡是在玻璃液接触窑炉底部时产生的,要想减少气泡,必须给窑炉降温。但此前用吹风机降温效果有限,难以解决问题。

  面对困境,有人提出大胆的想法:“往窑里丢个水包降温,行不行?”

  这个方法很直接,但风险也很大,一旦处理不当,会直接导致窑炉受损、产线停产。

  “初生牛犊不怕虎”。研发和技术部门的“90后”们决定试一试。

  经过周密计算,黄昊等青年人和技术专家一道,每隔2个小时,把由钢板制成的水包(类似铁制水管)往窑炉伸进10毫米,给池壁降温,同时精细调控各种参数。

  半个多月后,玻璃中的气泡终于消失了!

  这一工艺创新,将特种玻璃量产合格率提升至80%,为大规模生产铺平了道路。随着工艺的不断改进,合格率又一步步提升至97%。

  独有技术,纳米微晶长出来

  2021年,我国第一块纳米微晶玻璃终于下线。

  姜宏介绍,纳米微晶玻璃的成功研制,关键在于鑫景特玻掌握了该领域的核心技术——把数量庞大的纳米微晶融入玻璃中。

  微晶玻璃生产工艺分为配料、熔化、成型、晶化等多个阶段,其中晶化是技术含量最高的一环。晶化过程需要将纳米级玻璃原子进行有序排列,形成“坚如磐石”的特殊结构。

  “经过这些年的实践,我们摸索出了独有的晶化技术,实现了玻璃中微晶结构和形态的精准调控。”已晋升为研发部部长的黄昊说,技术的核心是对温度的精准控制。

  为了攻下这一难关,他们先后进行了上万次的工艺调整和改进,其间经历了烧塌中试窑炉、拆掉新建产线等无数次挫折,最终开发出温度控制设备——隧道窑。该设备可将温度变化控制在1℃以内,确保玻璃中生长出足够数量的高强度纳米晶体。

  经过近10年的努力,鑫景特玻打破了国外巨头在特种玻璃领域的垄断局面。目前,该公司已申请国内外专利350多项,其中发明专利282项,生产工艺拥有完全自主知识产权,产品广泛应用于智能家电、航空、高铁、新能源汽车等领域,为我国高端制造业的发展提供了有力支撑。

  在鑫景特玻忙碌的生产车间里,记者看到,一块不足7英寸大小、厚度约0.5毫米的纳米微晶玻璃,要经过64克重的铁球,从0.4米到2.5米的不同高度落下砸击,没有丝毫损伤后才能通过出厂检测。

  “材料强则产业强,一块小玻璃也能创造一个大世界。”站在生产线旁,白一波向记者表示,“下一步,我们将乘着大力发展新质生产力的东风,坚持以国家战略需求为导向,不断创新突破,为社会创造更大的价值!”(记者 雍黎)

[ 责编:林佳欣 ]
阅读剩余全文()

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 日/周
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 北京:高速路变身“空中花园”

  • 鞍山宠博会:宠物经济带动城市多元发展

独家策划

推荐阅读
根据国家气候中心监测,9月以来赤道中东太平洋海温持续增暖,为有监测记录以来候和旬尺度海温指数首次突破3摄氏度,海温指数峰值预计出现在11月前后,形成一次有监测记录以来最强的超强厄尔尼诺事件。
2026-09-30 09:45
这里,冬季寒冷漫长,寒凉气候、偏少降水、无霜期短的自然条件,难以形成规模化的城市聚落。对于传统农牧业,年均气温低、无霜期短意味着作物生长期受限;而对数据中心来说,这也是天然冷源。
2026-09-30 09:44
9月29日,中国科学院在京召开新闻发布会,正式发布“科学前沿极限突破计划”及其首批项目,向“极宏观、极微观、极端条件和极综合交叉”方向发起冲击。
2026-09-30 09:38
中国科普研究所经过深入调查研究,形成《全国科普事业发展报告(2026)》,全面展示我国科普事业持续发展壮大所取得的成就。
2026-09-30 09:32
现代科技发展史反复印证着一个道理:许多新技术的突破,归根结底都依赖材料的新发展。
2026-09-30 09:33
世界知识产权组织29日公布的2026年《全球创新指数》中,香港在全球139个经济体中排名再升一位至第14位,并在亚洲保持第五位。
2026-09-30 09:30
科学家绘制出了人体前额叶皮层脑区的已知最大规模基因表达图谱。这些研究进一步阐释了前额叶皮层脑区在生命不同阶段的发育情况,有望用于研究衰老、认知衰退和疾病易感性。在第二篇发表于《自然》论文中,西奈山伊坎医学院的Donghoon Lee和同事报道了一个与脑疾病相关的基因表达变化图谱。
2026-09-29 09:39
纤维的材料层次、器件结构和电路互连随成形过程共同建立起来,让纤维本身成为电路。另一组实验中,研究团队利用纤维组成的柔性交互界面及配套系统,实现了手指对机械臂和无人机的非接触控制。
2026-09-29 09:39
(记者王政)工业和信息化部等7部门28日联合印发《新型电池产业发展“十五五”规划》,提出到2030年,我国新体系电池研发取得重大进展,全固态电池初步实现规模化应用。
2026-09-29 09:40
记者李春剑从中国计量科学研究院获悉,近日,国际计量局(BIPM)的全球卫星导航系统(GNSS)时间传递标准首次在中国完成北斗关键参数的标校与比对验证。随着北斗时间传递链路校准、监测评估和国际互认体系持续完善,北斗将进一步为全球用户提供更加准确、可信的授时服务。
2026-09-29 09:39
近期,国务院印发《全民健身计划(2026—2030年)》,对“十五五”时期推动全民健身事业高质量发展作出部署。国际体育医学期刊《运动医学》指出,抗阻训练较常出现不适或损伤的部位主要集中在肩部、腰背部和膝部。
2026-09-29 09:37
全国科普月不仅是科普服务的集中推出期,更是营造爱科学、学科学浓厚社会氛围的重要契机。期待科普之翼越来越有力,把科学“种”进更多人心田。
2026-09-28 09:49
作为一线科技工作者,我觉得应该肩负起向公众传播科学知识、科学方法、科学思维和科学精神的社会使命。这是历史赋予我们的责任和义务,科学家应该将所学回馈社会。
2026-09-28 09:44
研究团队借助这套气体观测数据,首次定量证实:星团内接连发生的超新星爆发,持续输入的动能足以长期维持星系湍流。
2026-09-28 09:42
23日至27日,以“在数贸会遇见AI未来”为主题的第五届全球数字贸易博览会在浙江杭州国际博览中心举办。
2026-09-28 09:34
9月25日晚,皓月当空,海南科技馆外的人工湖边人头攒动。孩子们有序凑到天文望远镜前,凝神细看,月球表面深浅交错的环形山与陨石坑清晰映入眼帘。
2026-09-28 09:21
全球老龄化加速,如何延长健康寿命,成为生命科学研究领域最紧迫的课题之一。诸多抗衰老策略中,营养干预被认为最现实。已有研究表明,减少饮食中蛋白质的摄入,能延长酵母、果蝇和小鼠等模式生物的寿命。
2026-09-24 09:41
作为射电天文领域的国之重器,中国天眼(FAST)不断将我们的视野推向宇宙更深处,在脉冲星、快速射电暴、中性氢宇宙等前沿领域,一次又一次刷新着人类对于宇宙的认知。
2026-09-24 09:34
我国研究团队利用“天关”卫星(爱因斯坦探针卫星)与高海拔宇宙线观测站“拉索”(LHAASO)的联合观测,在一颗距离地球约4600光年的脉冲星周围发现一条此前未被完整看到的超长X射线尾迹。
2026-09-24 09:30
国家统计局数据显示,在消费品以旧换新等政策利好下,节能家电、智能家居等越来越受到消费者的青睐。智能家居的终极目标,不是堆砌多少高科技设备,而是让人的生活更便利、更幸福。
2026-09-24 09:26
加载更多