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韓高榮  浙江大學

曹 欣  中建材玻璃新材料研究院集團有限公司，劉 涌  浙江大學

玻璃是人類社會發展的重要基礎材料，在建筑建材、交通運輸、信息顯示、航空航天、國防軍工等方面完美地融入了人類生活。聯合國把2022年設立為國際玻璃年，是聯合國首次以單一材料來命名的年份。隨著科學技術的發展和人民生活水平的提高，先進玻璃材料在各個領域的重要作用日益凸顯。

先進玻璃材料研發熱點

一、信息顯示玻璃材料

隨著新一代信息技術的快速發展，新型顯示與5G通訊、AI、智能汽車等深度融合，加快向大型化、薄型化、高清化發展，已成為我國萬億級戰略性新興產業。TFT-LCD、OLED等新型顯示用玻璃基板品質要求高、生產技術復雜、工藝難度大，代表著全球現代玻璃規模化制造領域的最高水平。攻克高世代超薄玻璃基板關鍵技術與裝備難題，迫在眉睫，意義重大。

二、光子功能玻璃材料

具有特定的線性和非線性光學應用的新型玻璃組分和結構是構建玻璃基光量子芯片的材料基礎；建立超短脈沖激光與無機玻璃相互作用的唯象模型，設計并構筑各類波導、等離激元、光子晶體等微納結構，實現用于全固態全光元器件、光量子玻璃芯片的全光調制、電光調制、邏輯運算等各種功能，為面向下一代光通信、量子計算等前沿領域等重大需求提供技術支撐。

三、智能功能玻璃材料

2020年全國建筑運行階段能耗10.6億噸標準煤，占全國能源消費總量的21.3%，排放21.62億噸CO2，占全國碳排放總量的21.7%。實現 “雙碳”環境目標，亟需發展下一代高效節能玻璃技術。基于外場驅動變色的智能玻璃——Smart Window，公認為建筑節能玻璃研發的一個里程碑。近年來在全無機電致變色玻璃、高性能可見光-近紅外分段調控的雙頻電致變色玻璃、一體式大面積電致變色玻璃材料和技術正在成為產業關注的熱點。

四、先進玻璃材料低碳制造技術

在國家“雙碳”戰略實施背景下，針對先進玻璃材料工業低碳綠色發展的需求，開展低碳原料配方體系、先進玻璃材料制造的新型低碳能源系統和碳捕集及資源化再利用的研究，突破玻璃生產工藝過程中低碳原料替代、低碳流程再造、熔窯綠氫燃燒、碳捕集和轉化再利用一體化等系列減碳、零碳關鍵技術。創新先進玻璃工業顛覆性低碳制造技術，為我國先進玻璃工業的“零碳”升級發展目標提供有力技術支撐。

五、先進玻璃材料制造核心裝備

面向信息顯示、新能源、半導體等領域先進玻璃材料自主制造的重大需求，開發高世代OLED玻璃用氣電復合加熱熔窯、彌散增強貴金屬通道、長程高溫成形錫槽、精密溫控退火窯、超凈超平精密面研磨等核心裝備，柔性玻璃一次成形“展平-下拉”工藝的熔、制、退火關鍵裝備，高韌超強微晶玻璃下拉-壓延成形、晶化裝備，空間工程用大尺寸曲面特種玻璃的模壓成形裝備，光伏薄型玻璃的物理強化裝備，半導體領域用高純石英玻璃化學氣相沉積、勻化、滲氫裝備，低碳氫能燃燒及熔窯系統，為實現先進玻璃材料自主制造提供關鍵裝備支撐。

先進玻璃材料國內外研發態勢

國際上已經形成以企業為核心的創新模式。美國康寧公司的蘇利文研發中心設有全世界規模最大、最完善的玻璃材料及工業技術研發基地，以正向研發為主體實現對玻璃相關領域全面覆蓋，能針對新興領域需求快速開發產品并進行技術迭代，支撐了康寧公司當前在電子玻璃領域的國際壟斷地位。德國肖特集團美因茨研究中心主要專注于光刻機玻璃、柔性電子玻璃、低膨脹玻璃和微晶玻璃等專門技術產品，其在半導體器件、航空航天等領域具有顯著技術優勢。日本AGC主要專注于規模效益顯著的電子玻璃、交通玻璃及低碳領域。法國圣戈班集團以先進建筑玻璃、安全玻璃為核心業務。日本NEG僅聚焦于電子玻璃領域。此外，德國蔡司在玻璃精密加工領域擁有獨特的技術優勢。

在高等院校與研究機構方面，研究力量主要包括美國賓夕法尼亞州立大學、北德克薩斯州立大學、英國謝菲爾德大學、法國蒙彼利埃大學、丹麥奧爾堡大學、德國耶拿大學、卡爾斯魯厄理工學院、西班牙國際科學院馬德里玻璃與陶瓷研究所、巴西圣卡洛斯聯邦大學、日本東京大學等。他們主要由大學教授領導的課題組構成，圍繞玻璃的結構理論、大數據模型、分子動力學模擬、熱動力學、玻璃工藝、功能薄膜玻璃、溶膠凝膠玻璃、微晶玻璃、特種功能玻璃和3D打印玻璃等領域中的某一個或幾個方向開展基礎研究和應用基礎研究，為發達國家的優勢企業提供技術儲備。

國內從事先進玻璃材料研究的機構以研究院所和高校為主。中建材玻璃新材料研究院已成為國內本領域最大的前沿技術綜合研發體，集理論創新-技術創新-裝備開發-工程實踐能力于一體，涵蓋信息、能源、交通、空天、半導體、生物等領域玻璃材料，在國內玻璃科學研究領域呈現明顯的頭部集聚效應。武漢理工大學主要圍繞特種微晶玻璃、電子玻璃、MOF玻璃、玻璃表面功能化等前沿方向開展基礎研究和應用基礎研究；浙江大學主要關注于材料基因組、數值仿真、玻璃表界面研究與技術開發；中國科學技術大學聚焦于能源玻璃、玻璃結構理論；北京大學深圳研究生院開展先進玻璃復合交叉材料研究；北京工業大學主要從事電子玻璃、玻璃性能檢測與標準開發；華東理工大學的研究領域主要在封接玻璃方面；華南理工大學主要從事發光玻璃的研究；東華大學主要研究方向是玻璃纖維；陜西科技大學主要從事輕工器皿玻璃的研究。中科院上海光機所、西安光機所、杭州光機所、長春理工大學、昆明理工大學、安徽師范大學等的課題組則以光學玻璃、光纖為主要研究方向。

企業方面，主要有福耀集團、洛玻集團、中國建筑材料科學研究總院、南玻集團、信義玻璃、彩虹集團、成都光明光電等，其中：福耀集團以汽車玻璃制造為核心業務，具有全球領先優勢；洛玻集團主要從事新能源玻璃和電子玻璃研發制造；南玻集團、信義玻璃與福萊特集團以太陽能玻璃、節能玻璃制造為主；中國建筑材料科學研究總院以石英玻璃的研發為重點；彩虹集團、東旭集團主要從事電子玻璃生產制造；成都光明光電主要從事光學玻璃的研發制造。