中国建筑材料科学研究总院有限公司玻璃基功能材料研发团队

2022-12-27祖成奎、王衍行

硅酸盐通报 2022年11期

玻璃基功能材料研发团队依托中国建筑材料科学研究总院有限公司国家级科技创新平台，面向世界科技前沿、经济主战场、国家重大需求、人民生命健康，聚焦新型玻璃设计与制备、玻璃增强增韧、玻璃基微纳结构设计与制备、玻璃表面/界面改性、玻璃结构功能一体化和极端环境下玻璃性能表征及寿命预测等方向，开展玻璃基功能材料研发。团队的主要研究方向如下：

1.新型玻璃设计与制备

开展玻璃与光、电、磁等外界激励的作用机制研究，创新功能玻璃设计与仿真、成玻方式、多尺度精密成型、理化处理等理论和制备技术。主要产品有石英玻璃、透红外玻璃、特殊色散玻璃、抗辐照玻璃、透紫外玻璃、自基底消杂光玻璃、封装玻璃和核固化玻璃等。代表性成果：(1)大尺寸高均匀石英玻璃(见图1)，解决了强激光和航天领域的应用需求；(2)核固化玻璃(见图2)，用于高放射性废液固化过程。

图1 大尺寸高均匀光学石英玻璃

图2 核固化用玻璃珠

2.玻璃增强增韧

基于Griffith微裂纹理论和分子动力学理论,诠释玻璃增强增韧机理，开展高弹性模量玻璃组分设计、预应力增强增韧、定值破碎等关键技术研究。主要产品有抗高温高压视窗、防弹玻璃、定值破碎玻璃和高强度光纤等。代表性成果：(1)耐温耐压视窗(见图3)，用于重大科学仪器、深海探测和能源化工等领域；(2)高强度光纤(见图4)，用作制导光纤。

图3 耐温耐压视窗玻璃

图4 高强度制导光纤

3.玻璃基微纳结构设计与制备

通过计算仿真方法设计玻璃基微纳复合结构，建立结构单元与复合玻璃及器件间的构效关系，开展光刻、多次拉丝排列、高温熔合等微纳结构可控制备技术研究。主要产品有光学纤维传像面板、电子倍增微通道板、复合微孔准直材料、龙虾眼X射线聚焦透镜和可光刻玻璃等。代表性成果：(1)光学纤维传像面板(见图5)，用于微光夜视、紫外探测和高能物理等领域；(2)复合微孔准直材料(见图6)，用于卫星授时系统。

图5 微光夜视用光学纤维传像面板

图6 复合微孔准直材料

4.玻璃表面/界面改性

基于设计仿真与高通量制备技术，研究材料组成、膜层体系、表面/界面结构与玻璃光、电、热等行为间的构效关系，突破薄膜、光栅、涂层等可控制备关键技术。主要产品有电致变色玻璃、镀金属玻璃纤维铂条、红外光压制及遮蔽材料和光栅型光窗玻璃等。代表性成果：(1)电致变色玻璃(见图7)，用于交通装备、高档建筑等领域；(2)镀金属玻璃纤维铂条(见图8)，作为电磁对抗材料用于国防建设。

图7 电致变色玻璃

图8 电磁对抗用镀金属玻璃纤维铂条

5.玻璃结构功能一体化

借助自主知识产权模拟仿真软件，开展透明件力学结构、热学、电磁和隐身性能仿真设计，突破大厚度玻璃原片离子交换、复杂曲面高精度成形和宽频谱电磁屏蔽等关键技术，实现透明件电磁屏蔽、隐身、热防护等多功能一体化。主要产品有航空透明件、舰船透明件和特种车辆视窗等。代表性成果：(1)高强度、电磁屏蔽、电加热等功能复合风挡玻璃(见图9)，用于国产大飞机；(2)电磁屏蔽、防弹、防核辐射等功能复合的视窗玻璃(见图10)，用于特种车辆等。