厚度僅0.12毫米，被彎曲成環(huán)狀也不會(huì)折斷
薄如紙片的玻璃這樣造
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(diǎn)出乎意料。
近日，蚌埠中建材信息顯示材料有限公司(以下簡稱蚌埠中顯)0.12毫米超薄電子觸控玻璃日前成功下線，繼0.15毫米之后，又一次創(chuàng)造了浮法技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)最薄玻璃的世界紀(jì)錄。
本報(bào)記者 吳長鋒
超薄玻璃凸顯產(chǎn)業(yè)之殤
超薄玻璃又叫超薄電子觸控玻璃，是電子信息顯示產(chǎn)業(yè)的核心材料，用來做手機(jī)、電腦、電視顯示屏基礎(chǔ)材料。玻璃越薄，透光性能就會(huì)越好，柔韌性好，重量也會(huì)隨之減輕。但是玻璃太薄會(huì)易碎，讓玻璃不但薄，還有足夠的強(qiáng)度和韌性是個(gè)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(yè)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(huán)狀也不會(huì)折斷。”蚌埠玻璃設(shè)計(jì)研究院院長彭壽告訴科技日?qǐng)?bào)記者，超薄玻璃是電子信息顯示產(chǎn)業(yè)所需的關(guān)鍵核心材料，廣泛應(yīng)用于智慧城市、國防科技等領(lǐng)域。其研發(fā)過程需要多學(xué)科、多領(lǐng)域的高度復(fù)合集成，工藝技術(shù)復(fù)雜、生產(chǎn)難度大，核心技術(shù)長期被美國、日本等少數(shù)幾家公司壟斷，造成我國光電顯示產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)嚴(yán)重缺失，產(chǎn)業(yè)發(fā)展長期受制于人，產(chǎn)品價(jià)格居高不下。
“雖然是一塊薄薄的玻璃，幾年前卻完全依賴進(jìn)口。”蚌埠玻璃設(shè)計(jì)研究院黨委副書記李志銘表示，多年前，手機(jī)、電腦、電視都很貴，現(xiàn)在價(jià)格相對(duì)便宜了很多，很大一部分原因就是顯示屏玻璃不再依賴進(jìn)口，成本降低了。“一塊顯示屏的玻璃可以占整個(gè)產(chǎn)品成本的40%，所以玻璃的技術(shù)創(chuàng)新，使得整個(gè)產(chǎn)品成本下降，消費(fèi)者現(xiàn)在花較少的錢就能買到優(yōu)質(zhì)的電子產(chǎn)品。” 李志銘說。
厚度降低0.1毫米難度超乎想象
從2013年開始，蚌埠中顯依托蚌埠玻璃設(shè)計(jì)研究院的技術(shù)支撐，全力攻關(guān)超薄玻璃，短短10個(gè)月內(nèi)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(chǎn)，創(chuàng)造了國內(nèi)外同類超薄浮法電子玻璃生產(chǎn)線系列良品下線速度的新紀(jì)錄。此后，在2014年、2015年、2016年、2018年，幾乎每年一個(gè)臺(tái)階，從0.3毫米到0.2毫米，到0.15毫米，再到現(xiàn)在的0.12毫米，不斷打破由他們自己創(chuàng)造的超薄浮法電子玻璃最薄紀(jì)錄。
玻璃厚度從幾年前的0.3毫米下降到現(xiàn)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(gè)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(diǎn)氣泡都不能有;三是解決熔窯、錫槽、退火窯三大熱工設(shè)備的設(shè)計(jì)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(cè)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(xì)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(tài)每拉薄0.01毫米，都是巨大的挑戰(zhàn)，這個(gè)過程需要加入一種特殊的金屬氧化物，究竟應(yīng)該添加多少，研發(fā)人員只能不斷去測(cè)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(shí)間，我們才能夠拿到比較可靠的數(shù)據(jù)。”蚌埠中顯生產(chǎn)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(tuán)隊(duì)攻關(guān)了2年時(shí)間。
為了做出0.12毫米的超薄玻璃， 蚌埠玻璃設(shè)計(jì)研究院的攻關(guān)團(tuán)隊(duì)并沒有將原有0.15毫米鈉鈣玻璃優(yōu)化做薄，而是轉(zhuǎn)而研發(fā)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(shù)據(jù)和參數(shù)推倒重來。”姜園濤說道，為了精確把握鋁金屬的添加劑量，團(tuán)隊(duì)用了3個(gè)多月的時(shí)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(chǎn)線上，布置幾十個(gè)點(diǎn)電加熱的區(qū)，控制每個(gè)熔制區(qū)域的溫度。
“這是非常難的。在整個(gè)成型過程中需要各區(qū)域點(diǎn)玻璃反映的特性參數(shù)，然后再逐步對(duì)各區(qū)域點(diǎn)加電來控制溫度。”姜園濤表示，整個(gè)過程的熔化工藝、成型工藝、切割工藝、檢驗(yàn)包裝和裝備技術(shù)，都需要像這樣的連續(xù)攻關(guān)，在突破1000多項(xiàng)技術(shù)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(lǐng)跑
世界最薄0.12毫米超薄觸控玻璃、1.5毫米超薄高透光伏玻璃、國內(nèi)首片0.2毫米超薄TFT液晶玻璃……
蚌埠玻璃設(shè)計(jì)研究院攻克并解決了微波紋和翹曲控制等諸多難題，徹底改變國內(nèi)觸控顯示所需0.5毫米及以下超薄玻璃依賴進(jìn)口的局面。并打通了完整產(chǎn)業(yè)鏈，形成了完整自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
如今，蚌埠玻璃設(shè)計(jì)研究院先后建成了20余條超薄信息玻璃生產(chǎn)線，產(chǎn)品已在國內(nèi)20余家主流面板企業(yè)批量應(yīng)用，為下游產(chǎn)業(yè)降低成本約860億元，保障了國家電子信息顯示產(chǎn)業(yè)的安全。
“原來，京東方科技集團(tuán)股份有限公司的玻璃和設(shè)備都需要進(jìn)口，現(xiàn)在這兩項(xiàng)都可以由我們來提供。”彭壽表示，正是因?yàn)橹袊夹g(shù)的突破和創(chuàng)新，超薄玻璃的國際市場價(jià)格降低了三分之二。我國近年來引進(jìn)的顯示面板生產(chǎn)線有上百條，以前全部要從美國、日本進(jìn)口超薄玻璃基板進(jìn)行加工，如果進(jìn)口途徑被卡死，我們的上百條生產(chǎn)線就有全部癱瘓的危險(xiǎn)。
“不過我們現(xiàn)在不怕，因?yàn)槲覀儾还獬〔ＡЪ夹g(shù)國際領(lǐng)先，制造能力國際領(lǐng)先，而且生產(chǎn)成本、單位能耗均低于國際同類產(chǎn)品，有很強(qiáng)的競爭力。”李志銘興奮地告訴記者，蚌埠玻璃設(shè)計(jì)研究院已經(jīng)做出了信息顯示玻璃、蓋板玻璃、觸控玻璃和TFT玻璃，未來還將圍繞硅材料做顯示玻璃產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，以推動(dòng)中國玻璃行業(yè)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化能力由跟跑、并跑向領(lǐng)跑跨越。
“作為國家‘十三五’重要專項(xiàng)之一，蚌埠玻璃設(shè)計(jì)研究院正在牽頭高世代線的玻璃基板技術(shù)和裝備的研發(fā)，預(yù)計(jì)在2018年底和2019年初將會(huì)產(chǎn)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(jīng)開始著手研發(fā)0.1毫米超薄玻璃。吳長鋒
