新 型 特 種 玻 璃 概 述

 

“十三五”國家非常重視先進(jìn)特種玻璃技術(shù)

1.先進(jìn)特種玻璃技術(shù)

2016年是“十三五”開局之年，先進(jìn)新玻璃材料產(chǎn)業(yè)作為無機(jī)非金屬材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的支柱產(chǎn)業(yè)正成為領(lǐng)跑者。2017年初，工信部網(wǎng)站發(fā)布信息:為貫徹落實(shí)《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》編制了《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2017年版）》予以公示。其中特種玻璃部分如表1所示

 

表1 ? 重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2017年版）（特種玻璃部分）

四	先進(jìn)無機(jī)非金屬材料
（一）	特種玻璃
1	高硼硅耐熱防火玻璃	800%火焰沖擊下保持90~180分鐘不炸裂；膨脹系數(shù)（32~50）╳10-7/℃；玻璃軟化點(diǎn)＞840℃	電子、化工、航天、建筑、船舶
2	大口徑、耐高溫高純石英玻璃管	金屬雜質(zhì)總含量≤18ppm；外徑200~400mm	集成電路
3	光掩膜用高純合成石英玻璃基板	光學(xué)透過率230nm時(shí)≥88%，260nm時(shí)≥90%；金屬雜質(zhì)總含量≤1ppm；正反兩面平面度≤50um；最大規(guī)格1220╳1400╳14mm.	微電子光電子制造
4	濾光片	藍(lán)玻璃紅外截止濾光片： 透過率AR（420~670mm，Rmax<0.9%）UVIR（350~390nm，Tavg≤3%）；圖案的外圍和內(nèi)徑部分四角直線度（毛刺）5um以內(nèi)，偏心50um以內(nèi)，最外圍中心和印刷內(nèi)徑中心的差異在50um以內(nèi)、偏心50um以內(nèi)；圖形膠層厚度10um 以下，透過率Tmax<0.2%（400~650nm），反射率Rmax<4%（400~650nm）；組立件支架的粘著力＞3kg/cm。 五代彩色濾光片： BM厚度1.2±0.3um；BM OD≥4.0；RGB厚度2.28±0.3um；導(dǎo)電膜組抗值≤30Ω/□；導(dǎo)電膜厚度1500±200A；角段差<0.5um；PS高度3.15±0.15um。	3c產(chǎn)品
5	無堿玻璃基板	應(yīng)變點(diǎn)655~686℃；軟化點(diǎn)970±10℃；線熱膨脹系數(shù)（20~380℃條件下）；（30~38）╳10-7/℃；密度2.37~2.55g/cm3.	新型顯示
6	高鋁硅酸鹽蓋板玻璃	表面壓應(yīng)力＞850MPa；壓應(yīng)力層厚度＞35um；四點(diǎn)抗彎強(qiáng)度＞600MPa。	新型顯示、航空
7	偏光片	尺寸收縮率＜0.8%，表面硬度＞3H。

2.先進(jìn)新玻璃材料市場研究發(fā)展動(dòng)態(tài)

當(dāng)今世界上,美國、日本、德國、法國等發(fā)達(dá)國家非常重視先進(jìn)特種玻璃技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究和工程技術(shù)研究。美國國家科學(xué)基金會在過去8年里，持續(xù)支持了25所美國大學(xué)進(jìn)行玻璃科學(xué)研究，康寧公司通過不同途徑對大學(xué)和玻璃研究團(tuán)體提供了定向資金支持為先進(jìn)玻璃材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展儲備了前瞻性技術(shù)。

我國玻璃科技工作者圍繞原料提純、玻璃組成、新型熔窯、超薄成形、精深加工等關(guān)鍵核心技術(shù)與裝備，歷經(jīng)了多年的自主研發(fā)，成功實(shí)現(xiàn)先進(jìn)玻璃材料主流產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。2005年建設(shè)了我國第一條微鐵高透過率玻璃生產(chǎn)線；2010年TFT-LCD超薄玻璃基板生產(chǎn)線穩(wěn)定量產(chǎn)；2016年4月生產(chǎn)出0.15mm超薄浮法電子玻璃；先進(jìn)特種玻璃材料產(chǎn)業(yè)持續(xù)10年保持10%以上快速增長。2016年2月，總投資3億元熔化量550t/d的超白壓延光伏玻璃生產(chǎn)線投產(chǎn)成功，實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)的玻璃深加工行業(yè)向環(huán)保、高技術(shù)含量的新能源產(chǎn)業(yè)的成功轉(zhuǎn)型，從而拓展了玻璃結(jié)構(gòu)調(diào)整及升級之路。

(1)Low-E玻璃：目前我國Low-E玻璃使用率約為20%，僅為發(fā)達(dá)國家的1/4；我國房屋Low-E玻璃面積普及率僅為15.5%，而日本達(dá)30.6%。Low-E玻璃裝備國產(chǎn)化，離線Low-E鍍膜技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平市場需求潛力極大。

(2)電致變色玻璃：電致變色玻璃只有美國、日本、德國和法國能夠規(guī)?；a(chǎn)，我國產(chǎn)品質(zhì)量性能達(dá)到國際水平，即將成為全球第五量產(chǎn)國。

無鉛低溫封接玻璃：國外在無鉛低溫封接研究較為活躍，尤其在無鉛低溫封接玻璃改性方面。國內(nèi)已取得用磷酸鹽玻璃取代目前使用的含鉛玻璃的研究成果。正走向無鉛低溫封接玻璃產(chǎn)品低成本化，成為商業(yè)化國家之一。

(3)耐輻照玻璃：目前美國康寧和英國皮爾金頓在耐輻照玻璃的研究和生產(chǎn)領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先，他們均采用配合料熔融后直接拉制成形的工藝方法，生產(chǎn)的玻璃板表面為自由表面，寬度可達(dá)400mm，最小厚度為0.05mm，抗彎強(qiáng)度達(dá)到130~150MPa。

(4)鋰離子導(dǎo)電微晶玻璃：鋰離子導(dǎo)電微晶玻璃被視為無機(jī)固體電解質(zhì)的有力候選材料之一。今年來，日本Ohara公司、美國Dayton大學(xué)和新加坡國立大學(xué)等單位研究了鋰離子導(dǎo)電微晶玻璃的組份和晶化工藝對晶相組成、微觀結(jié)構(gòu)及電導(dǎo)率等的影響。

主攻技術(shù)是原料提純、玻璃成分設(shè)計(jì)、新型熔窯開發(fā)、超薄成形、精深加工等技術(shù)難題，主流產(chǎn)品是應(yīng)用于電子信息顯示、太陽能、綠色建筑等領(lǐng)域的無堿高硼硅酸鹽玻璃、柔性超薄玻璃、鋁硅酸鹽高強(qiáng)玻璃、微鐵高透過率玻璃、低膨脹微晶玻璃、Low-E玻璃、電致變色玻璃、真空玻璃、無鉛低溫封接玻璃、無機(jī)防火玻璃、激光玻璃等等。

(5)超薄觸控玻璃::目前，中國電子信息超薄觸控玻璃在國際上，已經(jīng)由過去的追趕型進(jìn)入領(lǐng)跑型。3月10日全國人大代表、中國建材凱盛科技集團(tuán)總裁彭壽透露，安徽已經(jīng)具備設(shè)立信息顯示材料創(chuàng)新中心的條件。他還建議，國家盡快設(shè)立“一帶一路”國際產(chǎn)能合作產(chǎn)業(yè)基金。

據(jù)介紹，“作為扎根安徽的國家級科研院所中國建材蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)院____從一家收入不到5000萬元的傳統(tǒng)科研院所，通過創(chuàng)新引領(lǐng)轉(zhuǎn)型升級，成為收入突破160多億元的科技型企業(yè)集團(tuán)，發(fā)展質(zhì)量和效益明顯提高?！薄岸嗄陙?，堅(jiān)持從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)線”2011年，超白光伏玻璃成果，實(shí)現(xiàn)了光伏玻璃技術(shù)和產(chǎn)業(yè)從無到有、從有到強(qiáng)；2013年，浮法玻璃微缺陷控制與節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)成果，徹底打破了國外技術(shù)對我國高端浮法玻璃產(chǎn)業(yè)的壟斷；2016年，超薄信息顯示玻璃成果，為國防軍工和光電信息產(chǎn)業(yè)提供了關(guān)鍵原材料。

值得一提的是，2016年下半年蚌埠中國檢測凱盛科技集團(tuán)成功量產(chǎn)了世界上最薄的0.15mm超薄觸控玻璃，打破了自己保持的0.2mm超薄玻璃的極值。據(jù)悉，目前中國電子信息超薄觸控玻璃在國際上已經(jīng)由過去的追趕型進(jìn)入領(lǐng)跑型。設(shè)立信息顯示材料創(chuàng)新中心，在信息顯示關(guān)鍵材料商，8.5代以上玻璃基板生產(chǎn)技術(shù)仍為美國、日本壟斷，為徹底打破他們的技術(shù)壟斷，正在加快研發(fā)。

目前,中國建材凱盛集團(tuán)旗下有極超薄、超白玻璃、材料、光伏及裝備和工程等多個(gè)品種。主打的新技術(shù)產(chǎn)品有0.15mm超薄顯示基板、碲化鎘弱光發(fā)電玻璃和智能機(jī)器人。另外，還展示了中空玻璃內(nèi)置百葉窗、納米易潔玻璃、太陽能光熱產(chǎn)品（藍(lán)膜）和CIGS（銅銦鎵硒）薄膜太陽能電池背電極材料—鉬合金背板玻璃等，引領(lǐng)行業(yè)科技創(chuàng)新技術(shù)的產(chǎn)品走在同行前列。

遼寧旭硝子（AGC）大連公司針對太陽能光熱、光伏發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域，通過工藝優(yōu)化將高效光熱透過、易加工性、優(yōu)異耐候性和極低自爆率完美結(jié)合，主打太陽能低鐵超白玻璃。其性能優(yōu)勢表現(xiàn)在：比普通低鐵超白玻璃太陽光全光譜透過率高1.5%，可提高CSP（光熱聚光）與CPV（光伏聚光）轉(zhuǎn)換效率，耐久性與抗風(fēng)化性能高，可在惡劣氣候環(huán)境穩(wěn)定運(yùn)行，透過率衰減低，延長使用壽命；玻璃基片品質(zhì)優(yōu)，易彎曲和熱強(qiáng)化，加工后仍保持平滑光學(xué)表面，為高反射率和高面型精度提供保障；精細(xì)的原料控制，玻璃的硫化鎳及其他雜質(zhì)含量極低，自爆率降到極限。憑借性能優(yōu)勢，AGC的低鐵超白玻璃聚光反射鏡，已占國內(nèi)外市場超過60%

3.目前先進(jìn)新玻璃材料市場研究發(fā)展動(dòng)態(tài)層出不窮,又如:

(1).神奇的玻璃材料

未來智能手機(jī)和傳感器的創(chuàng)新推動(dòng)動(dòng)力在“中國硅谷”深圳舉辦的一次創(chuàng)新活動(dòng)上，全國領(lǐng)先的科技集團(tuán)肖特向人們展示了玻璃對移動(dòng)設(shè)備（如智能手機(jī)和平板電腦）未來發(fā)展的巨大影響。肖特不僅在一般部件如顯示屏保護(hù)玻璃領(lǐng)域?yàn)榻窈蟮囊苿?dòng)設(shè)備設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)肖特研制的特種玻璃與半導(dǎo)體材料有著良好的物理兼容性，它正在改變傳感器、芯片和天線的設(shè)計(jì)理念。

(2)濾光片

高分辨率數(shù)碼相機(jī)只有使用藍(lán)玻璃紅外截止濾光片才能呈現(xiàn)最佳效果?，F(xiàn)代高端智能手機(jī)如今可以實(shí)現(xiàn)千萬或千萬以上像素的數(shù)碼攝影。大多數(shù)人都知道圖像質(zhì)量不僅僅取決于像素打下。除了所謂的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）傳感器以外，置于相機(jī)前端的濾光片對攝影的色彩還原和成像清晰度會產(chǎn)生重要影響。高品質(zhì)濾光片和保護(hù)攝像頭免遭劃痕的保護(hù)蓋板都是由玻璃制成。

濾光片所起的作用尤為重要：它是由一種可以過濾紅外光譜（NIR截止）的材料制成。這種濾光片由其可以在復(fù)雜光線和極其惡劣的攝影條件下展現(xiàn)其性能作用，肖特研制的吸收型藍(lán)玻璃紅外截止濾光片是高科技相機(jī)模組合智能手機(jī)中的一個(gè)部件，較其它材料優(yōu)勢明顯。

(3)超薄高鋁電子玻璃

高鋁電子玻璃是厚度一般在0.7mm以下超薄平板玻璃的統(tǒng)稱，目前主要應(yīng)用在電子信息及相關(guān)領(lǐng)域，其成形方法有：浮法、溢流法、重新引下法和二次拋光法，主流成形方法室浮法和溢流法。

電子信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域要求高鋁電子玻璃厚度小于0.7mm，屬于超薄玻璃的范疇，能否規(guī)模穩(wěn)定生產(chǎn)高鋁硅酸鹽電子玻璃成為目前衡量一個(gè)國家高端玻璃制造水平的標(biāo)志。

電子玻璃2015年全球需求量超過5億平方米，僅中國需求超過1.2億平方米，但高端市場主要由歐美日等發(fā)達(dá)國家壟斷，國內(nèi)市場主要依賴進(jìn)口，國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)占據(jù)份額較小，市場對超薄高鋁電子玻璃的數(shù)量和品種需求非常大和多。

高鋁電子玻璃的特點(diǎn)室高溫粘度大，熔化澄清均化困難，成形溫度高、成形溫度粘度曲線陡、料性短，對成形溫度、拉引速度、角度和溫度等參數(shù)的控制和優(yōu)化室制備薄型鋁硅酸鹽玻璃的主要技術(shù)難點(diǎn)。

目前超薄高鋁電子玻璃的主要成形方法有：浮法、溢流下拉法、二次拉制法、狹縫下拉發(fā)、二次拋光法。

(4.) 浮法工藝與 溢流下拉法生產(chǎn)低堿玻璃/鋁硅酸鹽無堿玻璃的對比

雖然美國康寧公司的溢流下拉法具有玻璃表面質(zhì)量好，無需成形介質(zhì)，無需二次加工等優(yōu)點(diǎn)，但是生產(chǎn)大面積板寬受成形方法嚴(yán)重限制。與浮法對比我國是最早使用浮法工藝開發(fā)、生產(chǎn)超薄玻璃的先行者。