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    为玻璃添“膜力”——“浮法正氧化物系列性能

    发布时间:2022-01-03访问:123作者:

      上世纪80年代中期,北京长城饭馆主体工程修成后,那流光溢彩的镜面玻璃幕墙令人线人一新,称道不已。

      这是业界公认的我国第一栋操纵玻璃幕墙的修修,欺骗表资修造的高级饭馆,使用了许多海表的新型修修质料和修修本事。它用的玻璃也被传得神乎其神,“像镜子雷同”,又隔热、保温,令人称奇。

      那时,武汉修材学院(现名武汉理工大学)玻璃工艺专业卒业生刘起英如故职场新人,被分派到秦皇岛玻璃工业酌量打算院(以下简称秦皇岛院)就业才3年支配。

      据说了长城饭馆的“奇特”玻璃,她也慕名跑到北京,找到长城饭馆的一位司理。

      “从比利时进口,400多块钱一平方米,正在当时是天文数字。”刘起英说。厥后她从那位司理那儿好禁止易要来一块破损的玻璃,很珍爱地拿回了秦皇岛。

      原来,长城饭馆当时行使的便是银色的正在线阳光负责镀膜玻璃,属于正在线镀膜玻璃的一种。

      正在长城饭馆讨要破损玻璃的刘起英,今朝已年过花甲。现任中国玻璃控股有限公司(以下简称中玻控股)坐蓐本事部总工程师,接踵研发出正在线Low-E镀膜玻璃、正在线Sun-EⓉ节能镀膜玻璃(水晶灰VP70系列/VP60系列、水晶蓝)、正在线Sun-R节能镀膜玻璃等特征产物,累计坐蓐功效镀膜玻璃凌驾2亿平方米,正在国内同类正在线镀膜玻璃产物墟市占据率超60%。

      2021年11月3日,2020年度国度科学本事赏赐大会正在北京百姓大礼堂召开,由中玻控股研发核心——威海中玻新质料本事研发公司与浙江大学合营研发的“浮法正在线氧化物系列功效薄膜高效造备成套本事及操纵”项目喜获国度本事发现奖二等奖。

      像当天获奖的许多科研就业家雷同,刘起英手捧获奖证书正在百姓大礼堂前拍了许多照片。用心浮法玻璃表观改性酌量、为玻璃添“膜力”的她,拿到的是我国浮法玻璃行业的第三次国度本事发现奖。

      项目重要达成人的名单上,再有浙江大学韩高荣、刘涌、汪修勋,威海中玻新质料本事研发有限公司刘军波、孔热闹。

      许多玻璃行业人士得知上述浮法正在线镀膜玻璃项目获奖的音尘,都为这个团队感觉快笑。

      “他们做这个许多年了。”一位恒久酌量玻璃行业的专家向《中国修材报》记者展现。

      进入秦皇岛院就业时,打算院正正在担当国度“六五”、“七五”科技攻闭项目——电浮法镀膜玻璃的试造。这是中国最早的正在线镀膜玻璃酌量,刘起英被分派到课题组,成为主研职员。

      “这项酌量的目标是通过对浮法玻璃表观改性,获取多彩色镀膜玻璃。”刘起英以为,最初的酌量为厥后获奖项目奠定了根基。

      “电浮法镀膜玻璃”的镀膜道理,是正在浮法玻璃坐蓐线锡槽内,欺骗横跨锡槽的有色金属电极靶与低熔点金属造成合金体,正在电场的用意下,电离后的离子分泌到玻璃收集组织闲暇中,造成50微米厚的金属富集层,从而表示色彩并对太阳光热有必然的反射,产物被称为电浮法玻璃。

      进程秦皇岛院酌量职员10余年的致力,电浮法玻璃的尝试室酌量和中心试验研造结果达成,并正在洛阳玻璃厂、通辽玻璃厂的浮法玻璃坐蓐线上胜利坐蓐出茶色与灰绿两种色彩的电浮法玻璃。

      这是中国最早的正在线阳光负责镀膜玻璃,补充了我国浮法正在线热反射玻璃的空缺,开创了我国浮法正在线镀膜玻璃酌量的先河。这项1985年获修材行业突出科技效果三等奖。

      1996年至2001年,刘起英主办第一个酌量课题——将电浮法玻璃的造备本事与化学气相重积镀膜本事(简称CVD镀膜本事)相连接,扬长避短。电浮法玻璃的离子分泌着色成婚于CVD的碳化硅组织的平静和适中反射的膜层,拓荒颜色多样化、对近红表太阳辐射热反射的正在线阳光负责镀膜玻璃。

      “这个课题的重要难点是要处置离子分泌着色层的平静性,大面积反射平均性和膜之间的成婚妥洽等题目。”厥后,刘起英率领团队胜利研发出色彩为柔绿、柔蓝、金色的正在线阳光负责镀膜玻璃。

      秦皇岛院行为酌量、打算机构,它的许多酌量效果、本事都必要与坐蓐企业合营,将效果正在坐蓐线试验、调试,最终杀青量产。

      上世纪90年代中期,地处山东半岛最东端的威海市,一家陷入窘境的玻璃厂急需找到新本事、新产物。

      始修于1965年的威海蓝星玻璃有限公司(以下简称蓝星玻璃),1995年修成省内第一条日产300吨浮法玻璃坐蓐线,玻璃产量比过去添补一倍多。然而生不逢时,再坐蓐线投产,正遇上国度压缩基修投资领域,世界玻璃行业低价竞销愈演愈烈,蓝星玻璃间禁止发。

      为了找到新本事,离开平常玻璃的低价比赛困局,蓝星玻璃踏上了产学研相连接的道途,公司肩负人遍访酌量机构、高校。秦皇岛院、浙江大学等机构,就正在那时与蓝星玻璃扶植了优良的合营相闭。

      “秦皇岛院的正在线镀膜本事正在威海蓝星玻璃坐蓐线操纵推行,获取墟市友好,我跟威海也结了缘。”刘起英说。可能说,这个团队研发就业的肇端点便是正在威海,试验线和坐蓐线都正在那里。

      正在与蓝星玻璃合营功夫,刘起英还潜心酌量玻璃本体着色本事和CVD镀膜本事复合,创造彩色阳光负责镀膜玻璃,成为蓝星玻璃的特征本事与产物。

      正在同业业厂家还正在为无色玻璃的销途奔忙之时,蓝星玻璃于1996将彩色玻璃产物投放墟市。天然绿色吸热玻璃受到墟市追捧与友好,“威海绿”风行临时。

      刘起英率领团队胜利拓荒了多种拥有显明特征的色彩玻璃配方和速捷换料专有本事,通过负责着色剂的梯度给料、熔窑温度漫衍、氛围和压力、拉引量治疗能本领,杀青了对玻璃色彩的精准支配和色彩转换的高效力,使用这些专有本事主办达成了32条玻璃坐蓐线的色彩转换就业。

      天然绿、金黄、古典灰、今世灰、蓝星灰、古典绿、青玉绿、福特蓝、海洋蓝、蒙古蓝、E绿等着名色彩玻璃种类接踵推出。刘起英团队还率先提出将坐蓐工艺负责与过量掺混系数优化打算的理念,色彩交换过渡期短、玻璃坐蓐吃亏少,本事居行业当先秤谌。

      为联合把正在线镀膜本事发挥光大,做深做强,2001年,刘起英率领团队14名恒久从事浮法正在线镀膜本事酌量的讲授和高级工程师,与蓝星玻璃、浙江大学联合组修了产学研一体化的高新本事企业———浙江大学蓝星新质料本事有限公司,特意从事浮法正在线镀膜本事及玻璃新产物拓荒的酌量。

      新公司创造之前,无论是蓝星玻璃肩负人,如故刘起英及浙江大学讲授韩高荣等人,原来都已将宗旨锁定正在线Low-E玻璃(低辐射镀膜玻璃)本事拓荒。

      镀膜是对玻璃表观举行改性惩罚、付与其分表功效的伎俩。玻璃镀膜分为正在线和离线两大类。离线镀膜是对玻璃举行二次加工,无数采用真空镀膜;正在线镀膜是指正在相接坐蓐的浮法玻璃坐蓐线上以高温、清白、速捷拉引的玻璃带为载体,通过化学响应镀膜,对玻璃表观举行改性惩罚,付与其分表的光学、电学、热学、力学或化学平分表功效的工艺历程。

      “Low-E玻璃分身节能与采光,是国际公认节能功能最好的节能玻璃产物。”刘起英回想说,上世纪90年代末,我国还没有自帮常识产权的Low-E玻璃坐蓐本事和装备,引进的离线磁控真空溅射镀低辐射膜,固然拥有颜色富厚、种类安排天真等特性,可是银层易氧化变质失落低辐射功效,还存正在蓄积期短、热加工受限等题目。

      而正在线Low-E玻璃不光节能恶果与离线Low-E靠近,同时还拥有与修修同寿命的上风。

      上世纪80年代,仅PPG、Pilkington两家公司具有正在线Low-E玻璃闭系本事。但他们正在对我国本事封闭的同时,将伎俩、工艺配方和装备等申请专利几十项,试图恒久垄断中国墟市。

      2001年,正在国度“863”预备项目标支柱下,“复合功效薄膜的浮法正在线造备本事及新型节能镀膜玻璃拓荒”立项。

      正在线Low-E玻璃的研发是一个编造工程,也是一个平台修理的历程,是质料与工程本事的连接。难度大、集成度高、立异性极强,要处置的本事困难许多,好比大面积平均性、平静的镀膜境遇、功能的成婚、修修操纵视觉安适性、设备的热组织平静性等。

      “镀膜温度是700℃的高温境遇,因而温度场、压力场、密度场对正在线镀膜极度紧张,必要安排,这些正在当时都是浩大寻事。”刘起英坦言。

      他们采选能与中国“洛阳浮法”工艺相兼容的化学气相重积伎俩,物理、化学平静性好的氧化物薄膜质料,缠绕浮法正在线镀膜本事展开闭系根基酌量和本事拓荒就业。

      他们采用的是与海表一律分其余本事途径:海表本事坐蓐正在线Low-E是正在浮法坐蓐线的锡槽内造备的,为规避专利且产物功能到达国际进步秤谌,获取一律自帮常识产权成套本事,刘起英团队提出正在浮法玻璃坐蓐线的退火窑内推行同类本事的立异思想。

      从事浮法玻璃行业的人都明确,退火窑是将玻璃带的温度从600摄氏度降到80摄氏度支配,是与大气相通的热工装备。退火窑与锡槽出口衔接,镀膜区会受顺向与逆向及退火窑横向温差爆发的多重气流搅扰,气流场极度不屈静,因而通常以为退火窑是不适合行为镀膜区的。

      刘起英率领研发团队发懂得退火窑正在线镀膜境遇成套治疗装备,到达分开和劝导表界气流的目标,从而为镀膜玻璃坐蓐创作了平静的境遇。

      “扬长避短,欺骗高校正在根基表面、人才、检修装备等方面的上风。咱们团队的利益便是把效果转化为坐蓐力,这么多年连续是以这种体例来合营的。”提及与浙江大学等高校的合营,刘起英以为,产学研有用配合,是项目最终能博得胜利的症结。

      “尝试室里刚入手做出来的是宽度1厘米的尝试品,咱们要把它形成整板宽4米的产物。”从1厘米到4米的这段途,这个团队整整走了12年。

      正在线Low-E玻璃从尝试室到财富化,做成可以大领域坐蓐的产物,最难的是包管镀膜玻璃产物的大面积平均性。

      “人眼对色差和缺陷的感知才略是很强的,有时期仪器检不出来,人能看得出来。若是有色差,大面积产物会放大这种缺陷。此表,要包管它的节能目标如可见光透射比、可见光反射比、辐射率等,正在每一个点都是平均的。”刘起英疏解。

      2002年年闭,正在线Low-E玻璃正在蓝星玻璃车间里初度自帮研发胜利。2004年9月,蓝星玻璃修成的以坐蓐正在线镀膜低辐射玻璃为宗旨的坐蓐线点燃。

      2005年,蓝星玻璃正在线Low-E玻璃试产胜利,产物投放墟市。公司正在上海高快笑兴开了个新产物发表会,回来后没多久群多却傻了眼:因为产物格料不屈静,玻璃存正在条纹、大面积色差,客户投诉和索赔也随之而来。

      为了找到谜底,刘起英和时任蓝星玻璃主管坐蓐的副总司理叶志会急促去造品库查看。重默地看着那些存正在题目标大片玻璃产物,泪水挂满了刘起英的面颊。

      浮法正在线CVD膜层看似平整平滑,实践蕴藏细致的微组织。正在700摄氏度的高温下,镀膜宽度凌驾4米,必要正在几秒钟的时刻里速捷孕育出厚度仅几十纳米的膜层,还要一律平均一律,难度可念而知。

      马忽略虎就胜利,那是不恐怕的。刘起英镇定下来细心计考,从源流上找源由,视觉色差是奈何爆发的?奈何低重色差敏锐度?玻璃表观镀膜的微观组织和光学参数是否到达恳求?逐一剖判枚举,把题目摆出来,指引群多沿途剖判,拿来源置计划,从新再上疆场。

      2005年12月3日,威海境遇多年不遇的雪灾,降雪高度最深达1.62米。刘起英当时正正在做正在线Low-E试验,和许多同事沿途被困正在坐蓐线。

      “院子里堆的雪比我个子还高,坐蓐线的门都推不开。”刘起英说,那时的道途交通前提不如现正在,交通困苦,厂区离市区又远,他们被困正在坐蓐线上四五天。表面的人进不来,内中的人出不去,惟有大铲斗车能开出去。

      饿了,他们就开着大铲斗车去邻近镇里买点花生米之类的东西吃,食堂做点馒头,吃花生米就馒头保持了下来。

      困了、累了,群多就躺正在车间里的包装纸上停顿一忽儿。由于是女同道,刘起英获得的厚待是正在质检室里铺上包装纸停顿。

      “那时真没感觉多苦,由于心中充满了盼望。”刘起英老是笑观的。无论前提有多艰辛,她都极力潜心鸠集精神做尝试,搜索工艺参数。今朝,翻看当年的尝试纪录、集会纪要,念起当年看着雪景,看着一款款新产物下线,竟成为一件可贵的趣事。

      若是说我国的正在线Low-E玻璃是正在山东威海出生,但真正杀青平静量产,则是正在江苏东台,中玻控股旗下东台中玻特种玻璃有限公司(以下简称东台中玻)。

      2006年,中玻控股收购陕西蓝星玻璃有限公司,2007年收购威海蓝星玻璃股份有限公司、乌海蓝星玻璃有限仔肩公司,并购浙江大学蓝星新质料本事有限公司。由此,浙江大学蓝星新质料本事有限公司成为中玻控股研发核心。

      “咱们研发团队要把本事转化为产物,转化为经济效益和社会效益,必要一个平静的财富化平台。没有平台的支持,所谓本事也就成了蜃楼海市。”刘起英以为,参预中玻控股,是全面研发团队的幸事。

      尔后,刘起英率领研发团队入手转战威海、临沂、东台等多个中玻控股坐蓐基地。针对正在线Low-E产物正在墟市操纵的质料题目,好比色彩平静性等,与各基地合作无懈,齐心协力,进一步升级攻闭。

      东台中玻现有两条600吨/天的浮法玻璃坐蓐线月修成投产。为了扩张正在线镀膜墟市用量,抬高比赛力,中玻控股正在二线日,东台基地第一片正在线Low-E玻璃下线。为了回忆这个万分的日子,刘起英和同事们沿途正在厂区种了两棵木樨树。今朝,这两棵树已枝繁叶茂。每次去东台,她城市去看看它们,摄影纪念。

      “咱们基地的人也都很吝惜这两棵树,明确它的回忆道理,懂得它的分量。”东台中玻党总支书记、总司理何素贤说。

      正在东台中玻,杀青了辐射率为0.16的正在线Low-E产物的平静坐蓐,这个节能目标正在当时也是寰宇当先的。2013年,东台中玻正在线Low-E玻璃造成平静的色系,真正杀青平静量产。

      何素贤先容,正在东台中玻,研发团队还拓荒出正在线Sun-EⓉ节能镀膜玻璃水晶灰、水晶蓝、水晶黄等系列产物。公司近3年新增发卖收入6亿多元,成为产物多样化、不同化规划实实正在正在的受益者。

      行为正在线Low-E玻璃本事拓荒团队的肩负人、带动人,“大姐”可以集结年纪主意纷歧的科学人才、工程师沿途就业研习。

      好比孔热闹。1987年大学卒业晚进入秦皇岛院,是“大姐”的同事,厥后沿途下海,创建公司,连续与“大姐”合营,现正在是威海中玻新质料本事研发公司副总司理。

      好比浙江大学讲授韩高荣。他符号性的长刘海,颇具艺术家风范,恒久从事无机功效纳米质料与新型节能镀膜玻璃的根基酌量和操纵工程酌量。

      历经10余年产学研说合攻闭,“浮法正在线氧化物系列功效薄膜高效造备成套本事及操纵”才造成了具有自帮常识产权的成套本事体例,发懂得浮法玻璃正在线镀低辐射膜的全新伎俩,包罗装备、工艺、检测与负责等多项本事。

      跟着这些本事与产物的拓荒胜利,冲破了海表本事封闭,我国成为寰宇上少数具有一律自帮常识产权的浮法正在线低辐射镀膜本事的国度,是寰宇正在线Low-E玻璃三大本事之一,正在国内独一具有该本事全套自帮常识产权。

      近些年来,这一项目标本事正在中玻控股旗下威海、东台、临沂、咸阳等多个基地推行,累计坐蓐功效镀膜玻璃凌驾2亿平方米,累计新增发卖额30亿元,国内同类镀膜玻璃产物墟市占据率超60%。

      以镀膜玻璃均匀节能30%举行盘算,产物操纵可撙节标煤约320万吨/年,减排CO₂约880万吨/年,鼓动了我国修修节能宏大计谋的推行,对低碳经济作出了紧张进献。

      “从立项入手通过了10多年,后续这些年如故不息碰到新的题目,不息处置刷新,并正在延续拓荒和擢升。”刘起英展现,拓荒新产物很困苦,要付出相当大的价格,要有必然的耐心和定力,不恐怕一挥而就。

      与纯粹的科研机构分别,企业所属研发核心拓荒一项本事和产物,要经得起墟市磨练,要仍旧墟市操纵的恒久平静性。

      “要琢磨性价比题目,要有本钱琢磨。”刘起英告诉《中国修材报》记者,正在本事和品格方面,他们要抢占高地,好比正在线Low-E玻璃,其中心目标是节能功用和行使寿命。目前,他们的产物辐射率仍旧做到0.13以下,可与离线Low-E玻璃对抗,同时还仍旧正在线镀膜玻璃与修修同正在的长命命上风。

      同时,他们还要琢磨本钱。为此,刘起英团队拓荒了正在线镀膜主原料的接收本事。

      “这个正在打算镀膜原料的时期就有所琢磨。”刘起英说,有机锡化合物很贵,而CVD的响应特性裁夺了惟有25%镀膜原料参预镀膜响应有效,75%行为废气排放。对其举行接收,使原料欺骗率到达80%以上,既省俭了本钱,又节减了废气排放,杀青绿色坐蓐。

      正在刘起英看来,行为企业研发职员,开始要琢磨墟市需求。“对企业来说,墟市是龙头,咱们的本事拓荒要为墟市所需,墟市所用,才有价格。”正在线镀膜是中玻控股的中心本事,也是拳头产物,有墟市比赛力。研发职员也要与发卖部分密契合营,实时剖判反应墟市操纵新闻,进一步订正、擢升产物。

      卒业近40年来,刘起英连续正在酌量正在线镀膜本事,为守旧的玻璃付与“膜力”。产物能为墟市所用,为企业博得经济效益,擢升企业中心比赛力,况且拥有很好的节能功效,好手业里、社会上都获得了承认,她极度有劳绩感。

      她率领的是国内独一恒久从事玻璃正在线镀膜酌量的团队。这些年来,刘起英还率领团队发懂得晶面择优取向、雾度调控和夹层复合本事,拓荒出高平静氟掺杂氧化锡(FTO)透后导电玻璃新产物。行为透后窗口质料,其拥有高透光、低电阻的特点,产物可能用于冷冻、冷藏呈现及蓄积等冷链财富呈现橱窗用的防雾玻璃、保温玻璃、薄膜光伏电池、智能变色玻璃等。

      中玻控股今朝已成为国内当先的平板玻璃和最大的镀膜玻璃坐蓐商,2014年,中国修材集团入主公司,成为公司股东,2016年成为公司第一大股东。健壮的股东后台,为本事团队展开立异研发就业供应了更高更开朗的平台。

      今朝,他们要拓荒辐射率正在0.1以下的低辐射镀膜玻璃,真正把它行为膜电极向更高周围延长。这是刘起英给团队里许多年青的“80后”“90后”提出的研发偏向。

      刘起英以为,行为一名及格的科研职员,开始要有立异的思维,擅长发散思想,但发散不等于天马行空,也是基于苛正的科学推理根基之上的;其次要有坚毅的意志品格,能受罚,保持恰如其分的心灵,不行急功近利。

      走正在大街上,看到各类修修,刘起英就会念起她做的玻璃;途经那些用了公司坐蓐的玻璃的修修,她更会多看几眼。这是发自实质的骄贵感。

      行为中玻控股的特征本事,正在线镀膜为玻璃付与了保温、隔热、节能、导电等多种功效。

      “通过正在线镀膜,守旧的浮法平板玻璃可能拥有导电、隔热等功效,仍旧不再是纯粹的修修采光围护质料。”正在中玻控股总裁吕国看来,玻璃新质料是我国新闻显示、新能源、核工业、生物医药、航空航天等计谋性新兴财富的紧张根基,关于我国社会经济生长拥有紧张的支持用意。

      “咱们会延续保持下去,酌量多功效化、操纵界限更广的镀膜玻璃产物,充裕发扬正在线镀膜玻璃易于加工操纵,行使寿命长的上风,开发更广的墟市空间。”

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