千磨萬(wàn)擊還堅(jiān)勁——看國(guó)產(chǎn)納米微晶玻璃如何造就

2024-04-07 07:11:13 來(lái)源: 科技日?qǐng)?bào) 點(diǎn)擊數(shù):


科技日?qǐng)?bào)記者?雍黎

砸核桃、敲釘子、用沙子磨、用汽車軋……近期,某款華為手機(jī)經(jīng)歷極限測(cè)試后,屏幕仍完好無(wú)損的視頻,在網(wǎng)絡(luò)上火熱傳播。

一塊薄薄的手機(jī)屏幕,為何如此堅(jiān)勁?關(guān)鍵是其蓋板采用了國(guó)產(chǎn)納米微晶玻璃。

納米微晶玻璃實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,被業(yè)界認(rèn)為“代表著我國(guó)特種玻璃領(lǐng)域的重大突破”。在這一領(lǐng)域率先打破國(guó)外壟斷的,是一家來(lái)自西部的“小巨人”企業(yè)——重慶鑫景特種玻璃有限公司(以下簡(jiǎn)稱“鑫景特?!保?/p>

鑫景特玻生產(chǎn)線上的納米微晶玻璃。圖片由鑫景特玻提供

跨界轉(zhuǎn)型,特種玻璃自己造

玻璃作為眾多行業(yè)的基石,在生產(chǎn)、生活中必不可少。隨著高新技術(shù)的發(fā)展,具備各種特殊功能的特種玻璃應(yīng)運(yùn)而生。

微晶玻璃便是特種玻璃家族中的一顆明珠。與普通玻璃的非晶體結(jié)構(gòu)不同,微晶玻璃內(nèi)部有著獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)這些晶體小到納米級(jí)別時(shí),就成為納米微晶玻璃。

“巴掌大小的一塊納米微晶玻璃,內(nèi)部充滿了億億個(gè)高強(qiáng)度納米晶體?!眹?guó)內(nèi)特種玻璃領(lǐng)域著名專家、海南大學(xué)材料與化工學(xué)院副院長(zhǎng)姜宏告訴科技日?qǐng)?bào)記者,“這種晶體的規(guī)則排列,賦予材料優(yōu)越的物理和化學(xué)性質(zhì),可以有效阻斷裂紋的擴(kuò)散,使玻璃的強(qiáng)度、耐磨性等大大提升?!?/p>

正因如此,以納米微晶玻璃為代表的特種玻璃,不僅被用在高端手機(jī)上,在諸多新興行業(yè)也有著“天量需求”,重要性不言而喻。

然而,這一市場(chǎng)卻長(zhǎng)期被國(guó)外企業(yè)壟斷。

10多年前,在重慶運(yùn)營(yíng)著國(guó)際五星級(jí)酒店的民營(yíng)企業(yè)家白一波,得知我國(guó)特種玻璃制造受制于人的境況后,萌生了從房地產(chǎn)向新材料轉(zhuǎn)型的想法。

此時(shí),由姜宏?duì)款^的航空玻璃、手機(jī)觸摸屏兩個(gè)特種玻璃國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目剛剛完成,成果亟待走出實(shí)驗(yàn)室、走向產(chǎn)業(yè)化。

白一波幾經(jīng)打聽找到了姜宏。雙方一拍即合:“中國(guó)人一定能造出自己的高端特種玻璃!”

2014年7月,鑫景特玻注冊(cè)成立。作為公司創(chuàng)始人、董事長(zhǎng),白一波從此將全部心血和資源都傾注于特種玻璃的研發(fā)生產(chǎn)。

邊招人、邊建設(shè)、邊測(cè)試,一場(chǎng)追求“硬度”的極限探索開始了。

盡管鑫景特玻手握姜宏的首創(chuàng)技術(shù),但白一波很快發(fā)現(xiàn),從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)量產(chǎn),難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出預(yù)想。高昂的研發(fā)費(fèi)用、巨大的試產(chǎn)挑戰(zhàn),以及漫長(zhǎng)的認(rèn)證周期,如大山般橫亙于他們面前。

丟個(gè)水包,氣泡終于消失了

從2014年鑫景特玻工廠啟動(dòng)建設(shè),到2018年生產(chǎn)線點(diǎn)火啟動(dòng),4年過去了,投入多達(dá)4億元,能否量產(chǎn)還是個(gè)未知數(shù)。

“研發(fā)配方可以在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證,但制作流程只能在生產(chǎn)線上研究、調(diào)整、驗(yàn)證。”作為鑫景特玻設(shè)備動(dòng)力部部長(zhǎng),彭燦有著十幾年玻璃企業(yè)生產(chǎn)和建廠經(jīng)驗(yàn),深知其中不易。

特種玻璃對(duì)理化性能的要求極高,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)涉及上百個(gè)參數(shù)。每個(gè)參數(shù)都如精密齒輪,需要精準(zhǔn)咬合。應(yīng)力、氣泡等亟待攻克的難點(diǎn),考驗(yàn)著研發(fā)團(tuán)隊(duì)的智慧和耐心。

“窯爐點(diǎn)火后不能熄,生產(chǎn)線要保持24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)?!被貞浧甬?dāng)時(shí)的情景,彭燦直言“壓力山大”——一批批原料投進(jìn)去,出來(lái)的卻總是充滿氣泡的殘次玻璃,每天的耗損可以買臺(tái)豪華轎車。這讓他茶飯不思、夜不能寐。

2019年尤為艱辛。技術(shù)研發(fā)不斷燒錢,高薪聘請(qǐng)的生產(chǎn)部負(fù)責(zé)人頻繁離職。一位經(jīng)驗(yàn)豐富的老生產(chǎn)部部長(zhǎng),努力了一年,也不見起色,離開時(shí)無(wú)奈地說:“照這樣下去,是造不出特種玻璃的!”

在熊熊燃燒的窯爐和一堆堆殘次玻璃旁,科研人員和生產(chǎn)部門的員工陷入了沉默。

理論沒問題、實(shí)驗(yàn)沒問題、操作沒問題,可為何玻璃中總是充滿氣泡?經(jīng)過深入分析,他們發(fā)現(xiàn),氣泡是在玻璃液接觸窯爐底部時(shí)產(chǎn)生的,要想減少氣泡,必須給窯爐降溫。但此前用吹風(fēng)機(jī)降溫效果有限,難以解決問題。

面對(duì)困境,有人提出大膽的想法:“往窯里丟個(gè)水包降溫,行不行?”

這個(gè)方法很直接,但風(fēng)險(xiǎn)也很大,一旦處理不當(dāng),會(huì)直接導(dǎo)致窯爐受損、產(chǎn)線停產(chǎn)。

“初生牛犢不怕虎”。研發(fā)和技術(shù)部門的“90后”們決定試一試。

經(jīng)過周密計(jì)算,黃昊等青年人和技術(shù)專家一道,每隔2個(gè)小時(shí),把由鋼板制成的水包(類似鐵制水管)往窯爐伸進(jìn)10毫米,給池壁降溫,同時(shí)精細(xì)調(diào)控各種參數(shù)。

半個(gè)多月后,玻璃中的氣泡終于消失了!

這一工藝創(chuàng)新,將特種玻璃量產(chǎn)合格率提升至80%,為大規(guī)模生產(chǎn)鋪平了道路。隨著工藝的不斷改進(jìn),合格率又一步步提升至97%。

獨(dú)有技術(shù),納米微晶長(zhǎng)出來(lái)

2021年,我國(guó)第一塊納米微晶玻璃終于下線。

姜宏介紹,納米微晶玻璃的成功研制,關(guān)鍵在于鑫景特玻掌握了該領(lǐng)域的核心技術(shù)——把數(shù)量龐大的納米微晶融入玻璃中。

微晶玻璃生產(chǎn)工藝分為配料、熔化、成型、晶化等多個(gè)階段,其中晶化是技術(shù)含量最高的一環(huán)。晶化過程需要將納米級(jí)玻璃原子進(jìn)行有序排列,形成“堅(jiān)如磐石”的特殊結(jié)構(gòu)。

“經(jīng)過這些年的實(shí)踐,我們摸索出了獨(dú)有的晶化技術(shù),實(shí)現(xiàn)了玻璃中微晶結(jié)構(gòu)和形態(tài)的精準(zhǔn)調(diào)控。”已晉升為研發(fā)部部長(zhǎng)的黃昊說,技術(shù)的核心是對(duì)溫度的精準(zhǔn)控制。

為了攻下這一難關(guān),他們先后進(jìn)行了上萬(wàn)次的工藝調(diào)整和改進(jìn),其間經(jīng)歷了燒塌中試窯爐、拆掉新建產(chǎn)線等無(wú)數(shù)次挫折,最終開發(fā)出溫度控制設(shè)備——隧道窯。該設(shè)備可將溫度變化控制在1℃以內(nèi),確保玻璃中生長(zhǎng)出足夠數(shù)量的高強(qiáng)度納米晶體。

經(jīng)過近10年的努力,鑫景特玻打破了國(guó)外巨頭在特種玻璃領(lǐng)域的壟斷局面。目前,該公司已申請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專利350多項(xiàng),其中發(fā)明專利282項(xiàng),生產(chǎn)工藝擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于智能家電、航空、高鐵、新能源汽車等領(lǐng)域,為我國(guó)高端制造業(yè)的發(fā)展提供了有力支撐。

在鑫景特玻忙碌的生產(chǎn)車間里,記者看到,一塊不足7英寸大小、厚度約0.5毫米的納米微晶玻璃,要經(jīng)過64克重的鐵球,從0.4米到2.5米的不同高度落下砸擊,沒有絲毫損傷后才能通過出廠檢測(cè)。

“材料強(qiáng)則產(chǎn)業(yè)強(qiáng),一塊小玻璃也能創(chuàng)造一個(gè)大世界?!闭驹谏a(chǎn)線旁,白一波向記者表示,“下一步,我們將乘著大力發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的東風(fēng),堅(jiān)持以國(guó)家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向,不斷創(chuàng)新突破,為社會(huì)創(chuàng)造更大的價(jià)值!”

責(zé)任編輯:李夢(mèng)一

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