【新材料●新能源●低碳环保】 2018 第四期 玻璃专辑：看真空玻璃、超薄玻璃、3D玻璃、光热发电用玻璃，谁将引领2018应用潮流？具有超强玻璃形成能力的MOF材料以及基于锌的金属有机化合物玻璃谁将最【新材料●新能源●低碳环保】 2018 第四期 玻璃专辑：看真空玻璃、超薄玻璃、3D玻璃、光热发电用玻璃，谁将引领2018应用潮流？具有超强玻璃形成能力的MOF材料以及基于锌的金属有机化合物玻璃谁将最先获得应用？ 2018-03-23 张江发展战略研究院 采编 | Paul 微信 ID | rdryaobd 微信| （ID： 业界风云 兰迪V玻，获得中国建筑玻璃与工业玻璃协会认定 【中国玻璃网】作为全球领先的全钢化真空玻璃------兰迪V玻（LandVac），日前通过了中国建筑玻璃与工业玻璃协会真空玻璃认定检测实验室检测认定，并获得相关证书。
此次检测，对兰迪V玻传热系数、表面应力、碎片状态、高温高湿耐久性、耐辐射性能，以及漏率等项目都进行了严苛的测试，检测结果证明，产品各项性能指标均表现优异。兰迪V玻之所以能有如此出色的表现，依赖于公司自主研发的低温封接、柔性封边、平面封口、智能控制等各项专利技术，充分保障了产品在保温隔热、隔音降噪、不易结露、安全保证、结构轻薄等方面的优势，目前，兰迪V玻已成功应用于科研、建筑、家电等领域。此次认定前，兰迪V玻就已经通过了ISO9001质量体系认证，德国ift传热系数测试、隔声检测，美国ATI抗风压测试，以及ANSI抗冲击测试等一系列业内的测试，并成为国内通过美国SGCC安全玻璃认证的产品。 未来，兰迪V玻将在行业协会的大力支持下，通过创新的科技、卓越的产品，更好地服务全球用户，实现让生活更安全更美好的理想。 我国自主研发车用曲面真空玻璃试产成功 2017年10月30日，扬州大学机械工程学院张瑞宏教授科研团队在媒体见面会上介绍，由我国自主研发的车用曲面真空玻璃，日前在义乌宏科真空玻璃有限公司一次试产成功。这标志着我国车用特种玻璃技术已进入国际先进水平，今后将应用于新能源汽车、无人汽车、高速列车、大飞机等。 据了解，未来几年，真空玻璃将以其优良的隔音性能、绝热性能取代现有车窗玻璃的中空玻璃和单层玻璃。车用曲面真空玻璃的生产技术难点，主要在于真空玻璃的曲面真空技术、抗震技术、透明支撑柱技术等方面。过去，我国在这一领域一直是空白。 扬州大学在真空玻璃制造的基础理论研究和真空玻璃制造技术方面，一直处于国际领先地位。近年来，张瑞宏教授科研团队面对我国新能源汽车、无人汽车、高速列车、大飞机等需求，在国家自然科学基金项目支持下，进行重点攻关，解决了从设计到制造的一系列技术难题，成功开发出车用曲面真空玻璃，并实现一次试产成功，填补了我国车用真空玻璃领域的空白。 张瑞宏告诉记者，该车用曲面真空玻璃研发与试产成功，使我国汽车窗户由中空玻璃、单层玻璃向真空玻璃方向发展，可取代目前汽车侧窗采用的钢化中空玻璃，其隔热性能比中空玻璃好两倍，隔音性能比中空玻璃好4倍，厚度为中空玻璃的一半，重量为中空玻璃的80%，成本和中空玻璃相当。尤其应用到汽车、高速列车窗户后，节能性能将成倍提高，隔音性能将成四倍提高。其机械性能达到铁道行业标准（>200km/h）TB/T3413—2015,其使用寿命20年以上。因此，也将产生巨大的经济效益和社会价值。 两会|河北奥润顺达窗业集团总裁倪海琼代表：推广节能真空玻璃门窗，铝门窗如何转型跟进
“坚持以供给侧结构性改革为主线”“坚持把发展经济的着力点放在实体经济上”“着力推动高质量发展”“ 弘扬工匠精神，来一场中国制造的品质革命”， 今年总理政府工作报告中提到的这些关键词，让全国人大代表、河北奥润顺达窗业集团总裁倪海琼感到无比振奋：“增强了我们实体企业的信心。” 在代表驻地见到他已经是中午，参加了一个上午讨论的倪海琼毫无倦意。“我们取得了2019年第23届世界被动房大会主办权！”这个好消息让倪海琼兴奋不已。 倪海琼所在的河北奥润顺达窗业，多年来专注于发展节能门窗产业，推广被动式超低能耗建筑，业绩斐然。作为世界建筑节能行业最具影响力的盛会，20多年来首次来到中国，是中国建筑节能产业实力的证明。 “发展节能门窗产业，推广被动式超低能耗建筑，不仅符合供给侧结构性改革、发展实体经济和新材料等要求，而且对推进大气污染治理，巩固蓝天保卫战成果，建设天蓝、地绿、水清的美丽中国，具有重要意义。”谈起他从事的建筑节能产业，倪海琼滔滔不绝。 他介绍说，目前，世界上最节能的建筑是被动式超低能耗建筑，它相当于给建筑穿上一层厚厚的“棉衣”，仅消耗极少能源，建筑节能标准就可从目前普遍执行的65%，提升到90%以上。 被动式超低能耗建筑产业是新兴的朝阳产业，将拉动节能门窗、新风环境能源一体机、智能遮阳、新型墙体保温等新型建筑材料产业，及规划设计、施工管理、质量监管等行业的全面升级，孕育着上万亿的市场空间。这必将成为我国建筑节能产业从传统产业向现代化新兴产业转型升级，实现供给侧结构性改革的新动能和引爆点。 建筑节能产业，节能门窗是关键。倪海琼告诉记者，中国是世界建筑体量最大的国家，建筑能耗占社会总能耗的三分之一以上，而通过门窗流失的能耗占建筑能耗的50%-55%，门窗成为建筑节能最大的漏斗。 他在一份关于《关于加快推广节能门窗降低建筑能耗的建议》中指出，在建筑中推广使用节能门窗，能有效降低建筑能耗。 据相关部门计算，我国北方城镇采暖区面积为129亿平方米，如果全部更换成节能门窗，每年可节约标煤1.14亿吨，减少二氧化碳排放2.98亿吨。我国现行的门窗节能标准仅相当于德国1992年的标准，落后近三十年时间，节能门窗普及率不到5%，市场发展空间巨大。 但我国在推广使用节能门窗工作中也存在政策法规不健全、产业集中度低、执法监管未能实现全过程无缝隙覆盖等问题。 他说，我国建筑节能门窗行业总体上规模小而且分散，技术水平低，创新性不强；门窗所用原辅材料如胶条、五金、漆等原材料质量良莠不齐，造成劣质产品大量充斥市场，严重干扰和影响了消费者的购买判断力，冲击和破坏了市场的健康发展。 “目前建筑市场普遍存在低价中标现象，特别是部分房地产项目对门窗采购不设底线，导致低价中标大行其道。这严重阻碍了节能门窗的普及推广。”倪海琼说。 为此，他建议将节能门窗新技术纳入《国家重点支持的高新技术领域目录》、《国民经济行业分类目录》、《产业结构调整指导目录》（鼓励类）和《国家能源效率标识管理产品目录》，在提高产业集中度的同时，研究资金补贴政策，重点打造一批科技示范性工程。 推广节能门窗，铝门窗市场机会在哪里？ 倪海琼告诉记者，奥润顺达集团经过30年发展，实现了从传统门窗到节能门窗再到被动式超低能耗建筑的产业转型升级“三级跳”。公司目前50%的产品还是铝制门窗，但从未来发展的方向分析，系统门窗渐成趋势，根据地域不同，系统门窗从标准到设计、加工、施工全过程区别于传统的模式，从追求速度向提升品质转型。 “我们推广的节能门窗也离不开铝，比如铝包木的门窗，为铝应用提供广阔的市场空间。”倪海琼说。 全球首次！旭虹光电Panda高铝玻璃成功用于光热发电领域 东旭光电子公司旭虹光电自主研发、生产的Panda高铝玻璃实现了在光热发电领域的创新应用，成为国内第一款用于光热发电领域的高附加值玻璃，这也是全球范围内首次采用高铝玻璃应用于光热项目。
旭虹Panda高铝玻璃应用于光热发电项目 光热发电指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。这种发电方式避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。 旭虹光电研发生产的Panda高铝玻璃自2017年初开始批量供应天津某光热反射技术有限公司，用于其在甘肃某地投资新建的光热发电项目。该项目为国家能源局首批示范项目，装机量为50MW。到目前为止，该公司已向旭虹光电采购了数十万片Panda高铝玻璃。
天津卫视报道旭虹独家供货光热发电项目 旭虹Panda高铝玻璃应用于光热发电领域，主要用于制作光热发电核心部件----定日镜，发挥反射太阳光的作用。旭虹Panda高铝玻璃杂质元素含量更低，透光率高，银层的附着力更强，玻璃的弯曲性能、机械强度、抗静压强度等均优于目前主流的光热发电应用玻璃。 由于中国具备大规模部署光热发电项目条件的区域大多处于西北地区，常年风沙大，昼夜温差大，因此对玻璃材料的抗风化、抗热冲击、抗划伤、温度适应性能都提出极高要求，致使国家光热发电能源规划战略的实施受到严重影响。 为此，旭虹光电成立新用途项目组，从2016年开始针对光热发电定日镜生产项目使用Panda高铝玻璃与客户一起进行研发，通过多次试验验证，突破技术性能差异，有效解决了一直困扰光热发电领域的技术难题，奠定了Panda高铝玻璃在光热项目上的技术应用，使得光热发电项目的大规模部署成为可能。
旭虹独家供货光热发电项目集热器反射镜 太阳能光热发电由于具备无污染、可持续、总量大、分布广、应用形式多样的特性而受到世界各国的高度重视，未来5年复合增长率为35%，预计到2021年中国光热发电行业投入约为1000亿元，旭虹光电生产的Panda高铝玻璃在光热发电项目上的成功应用，不仅可以为我国光热发电产业提供实践经验，也能为光热发电领域的技术进步和发展起到示范作用，有助于光热发电在新能源领域的大规模实践和应用。 超薄玻璃OLED新技术 保护电子零部件 随着电子行业的飞速发展，显示屏趋向于往窄框和全面屏的方向发展，OLED技术是全面屏的最佳选择。放眼未来，为了研发新粘接技术——超薄玻璃，将曲面玻璃应用在电子产品中，德莎协同合作伙伴，在德国联邦教育部和研究部的支持下开展了KONFEKT项目，并取得初步成果。 最小厚度为25微米的超薄玻璃，比人的头发丝还要细。当厚度小于150微米时，玻璃被证实可以弯曲并保持稳定。由于其尺寸的灵活性，玻璃可以卷成卷。相对于其他板材，如塑料、金属、或硅，超薄玻璃具有一系列突出的优点，包括优异的光学性能、机械阻力，化学一致性和温度稳定性。
反观OLED技术，关键问题之一就是易受环境影响，必须以最高的精密度进行封装，隔绝氧气和水汽。据UBI Research 2017 OLED封装年度报告显示，2021年将有约70％的OLED面板采用薄膜封装技术（TFE）。TFE技术暂时达不到对OLED的100%保护作用，往往需要再多加一层保护，阻隔OCA光学透明胶带正适用于此。 德莎研发出了不与敏感OLED材料相互作用的侧向密封和光学透明胶带，超薄玻璃将特殊胶粘剂层层压后交付给用户。在确保元器件被表面玻璃密封的同时，彻底防止了气液的侧向扩散（x/y 方向阻隔）。两种材料的结合，能够借助功能性的x/y/z方向阻隔提供全面的保护。
德莎还提供其它综合的胶带解决方案，包括柔性AMOLED背板固定，触摸传感器粘接等。这些显示屏胶带的运用也可以延伸至具有严苛要求的汽车行业，专门解决娱乐系统（如显示屏）和驾驶辅助系统（如摄像头、传感器、天线）等对胶带的功能性需求。
无线充电渐成高端手机标配：金属材质遇寒冬 3D玻璃驶上快车道 忽如一夜春风来，无线充电无处不在。 从2017年9月13日苹果发布的iPhone X、iPhone 8和iPhone 8 Plus均搭载无线充电功能，到不久前结束的MWC 2018上发布的新机功能中无线充电蔚然成风，无线充电热度一直居高不下，并渐渐成为新旗舰机的标配。 新材料在线®根据公开资料整理发现，目前市场上具备无线充电功能的手机品牌有十几家，型号更是超过50种，无线充电手机市场渗透率还将进一步加大。 具备无线充电功能手机型号
金立集团董事长兼总裁刘立荣此前在接受媒体采访时表示，无线充电将是一种趋势，2018年会有越来越多的公共场所提供无线充电底座，无线充电的手机也会越来越多。 其实，无线充电并非新奇的技术，早在功能机时代，诺基亚等品牌就已经推出过无线充电手机，只是一直未能推广开来。 随着手机市场同质化现象日趋严重，创新渐渐走进死胡同，“冷饭热炒”的现象已屡见不鲜，但是无线充电此时在手机行业爆发，原因并非表面看上去那么简单。 光大证券认为，手机等消费电子无线充电场景已经形成，无线充电标准逐渐融合以及无线充电技术逐渐成熟，三星和苹果相继推出无线充电功能的旗舰机，共同催化手机无线充电行业迎来拐点。 据IHS 预测，2017年将有3.25亿无线充电产品，全球无线充电市场规模将从2015 年的17 亿美元增长至2024 年的150 亿美元，年复合增长率达到27%。
拐点已至，无线充电随之而来，手机外壳材质会面临哪些新的设计需求？3D玻璃和氧化锆陶瓷等非金属材质又会迎来哪些发展机遇？ 金属机壳遭遇市场“寒冬” 对于手机行业而言，“牵一发而动全身”，无线充电在为消费者带来便利的同时，也为手机设计提出了新的需求。 深圳维普创新科技有限公司CTO李昊告诉新材料在线®，无线充电功能的增加，提升了手机设计的难度。从材质本身来看，由于金属会对无线充电的信号产生屏蔽，在这种情况下，玻璃和陶瓷是手机后盖比较好的选择。 从去年和今年各大主流终端厂商，如苹果、三星、华为、oppo、vivo、小米等发布的新机型来看，双曲面玻璃及陶瓷后盖已经成为高端机的标配，手机后盖去金属化已成定局。 对于精密结构件厂商而言，利润空间最大的就是手机金属中框以及金属后盖，而在金属后盖市场，利润空间最大的当属高端市场。但是随着高端市场采用玻璃或陶瓷等非金属机壳，金属市场的份额将会被蚕食。 对此，深圳市微航磁电技术有限公司技术总监周红卫在接受新材料在线®采访时表示，无线充电手机后盖需要用到非金属材质，这对金属机壳市场会造成一定的冲击。 相关统计显示，金属后盖加工企业的加工量在2017年大约减少了40%，很多后盖的金属加工开始转向中框加工。 一位业内人士告诉新材料在线®，虽然去金属化与厂商追求差异化有关，但无线充电趋势不可逆，加速了金属机壳遭遇市场“寒冬”的到来。 3D玻璃驶上快车道 此消彼长，非金属材质，尤其是3D玻璃，借助无线充电时代手机的“换装潮”，加快步入“非金属”时代。这一点，从MWC 2018上，三星、索尼、中兴等手机厂商推出的新机大多都配备了3D玻璃后盖就可见一斑。 2017—2018年部分采用3D玻璃后盖的机型
根据公开资料整理 一直以来，标配金属后盖的oppo也终于“耐不住寂寞”，从其官方微博发布的消息得知，在将要发布的新机R15上首次配备了3D玻璃后盖。
业内人士表示，无线充电为3D玻璃机壳带来了新的发展机遇，未来高端市场将会有大量的手机采用玻璃后盖，在整个市场的占比将达到30%以上。 Wind数据显示，仅仅在过去两年间，包括联创电子、蓝思科技、东旭光电、凯盛科技等企业在内的10多家A股上市公司，在3D玻璃产业方面已公告的投资金额就累计超过300亿元。 蓝思科技在互动平台上表示，3D玻璃的应用是近几年智能手机外观创新的重要组成部分，目前3D前盖板主要受柔性OLED屏产能有限的制约，随着柔性OLED屏供应加大，预计采用3D玻璃的机型会增多，公司已根据主要客户的需求指引制定了3D玻璃扩产计划。 比亚迪也在近期接受机构调研时透露，公司已开始在玻璃机壳业务上布局，目前正不断扩充玻璃机壳产能以满足未来市场需求。3D玻璃机壳已实现对部分客户的批量出货。 尽管3D玻璃和无线充电可以组成很好的“CP”，但材质的“先天缺点”仍为其大规模应用带来一些困扰。 “对于无线充电而言，目前最大的一个问题就是随着功率增加如何有效解决散热难题。” 李昊告诉新材料在线®，无线充电功率由5W向7.5W和10W发展，发热问题又不得要求不降低功率，解决不好就会有安全隐患，对玻璃和陶瓷等材质来说，会是一个很大的考验。 技术洞察 Science Advances：武汉理工发现一系列具有超强玻璃形成能力的MOF材料 近日，武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室“千人计划”岳远征教授领导的“极端玻璃态”团队取得最新进展，发现了一系列具有超强玻璃形成能力的MOF（金属有机配合物）材料，并解析了其超强玻璃形成能力的起源。相关研究成果以岳远征教授和陶海征教授共同指导的博士生乔昂为第一作者，以岳远征教授为通讯作者，以“A metal-organic framework with ultrahigh glass-forming ability”为题在Science子刊《Science Advances》上发表。 尽管科学家们近年来在理解玻璃形成和玻璃转变这一凝聚态科学中最具挑战和重要的领域取得了重要进展，但许多关键问题仍没解决。“极端玻璃态”团队以最新出现的熔融淬冷MOF（弱配位键为价键特征的金属有机配合物）玻璃为研究对象，从一个全新的视角探索“玻璃形成”这一基础科学问题，通过制备一系列具有超高玻璃形成能力的MOF玻璃材料，揭示了此类玻璃形成的结构起源，也为MOF玻璃的进一步功能化和应用奠定重要知识基础。 该团队发现具有ZIF-62结构的系列晶体（Zn(Im2-xbImx)）可通过熔融淬冷形成大块透明玻璃。该类材料玻璃转变温度与熔点的比值（Tg/Tm）高达0.84，远高于“2/3经验规则”，是迄今发现的具有最高Tg/Tm比的玻璃形成体，说明具有最强玻璃形成能力。团队从熔体粘度、动力学强弱性、抗结晶能力等几个方面充分论证了该类材料的超强玻璃形成能力，并从结构、化学等方面解析了其超强玻璃形成能力的起源，发现ZIF-62以配位键主导的三维网络结构，以及大尺寸有机基团引起的强烈位阻效应是该类材料具有超强玻璃形成能力的重要根源。该工作为理解“玻璃形成和玻璃本质”这一基础科学问题提供了全新的见解。
“极端玻璃态实验室”简介：“千人计划”岳远征教授于2012年受聘武汉理工大学以来，与“战略科学家”G. Neville Greaves教授、赵修建教授、陶海征教授共同组建了“极端玻璃态实验室”，与剑桥大学Thomas Bennett博士、宾夕法尼亚州立大学John Mauro教授和美国Corning公司等国际著名玻璃团队建立了实质性合作关系。实验室逐步形成了“气动悬浮熔体的热动力学”、“高能球磨离子导电玻璃”以及“MOF玻璃”三大研究方向。自从岳远征和Bennett共同发现了MOF玻璃后(Nat. Commun 2015)，极端玻璃态实验室在这一新研究领域，取得了一系列重要研究进展，反映在下面几篇代表性论文中。 1. T.D. Bennett,* J.-C. Tan,* Y.Z. Yue* et al., Hybrid glasses from strong and fragile metal-organic framework liquids. Nat. Commun., 2015, 6: 8079. (*共同第一作者) 2. T.D. Bennett, Y.Z. Yue, P. Li et al., Melt-Quenched Glasses of Metal-Organic Frameworks. J. Am. Chem. Soc., 2016, 138: 3484. 3. H.Z. Tao, T.D. Bennett, Y.Z. Yue, Melt-Quenched Hybrid Glasses from Metal–Organic Frameworks. Adv. Mater. 2017, 29: 1601705.此文对MOF玻璃性能和功能进行了展望。 4. A. Qiao, T.D. Bennett, H.Z. Tao, et al., A metal-organic framework with ultrahigh glass-forming ability. Sci. Adv. 2018, 4: eaao6827. 《科学进展》：基于锌的金属有机化合物玻璃研制成功 传统玻璃的主要成分是二氧化硅，但是看过《星际迷航》的朋友或许记得其中提到过的某种“透明铝”材料。虽然“科幻照进现实”的事情不常有，但是最近，宾夕法尼亚州立大学的研究人员们还是取得了一项突破 —— 打造了一种基于锌的“金属有机化合物玻璃”。这种材料叫做 ZIF-62，结构式为被咪唑钠（imidazolate）和苯并咪唑（benzimidazolate）分子包围的一个锌原子。
ZIF-62 是一种金属有机化合物（1 金属原子 + 2 种类型的有机化合物） 熟悉玻璃工艺的朋友们，或许对制造过程中掺杂的硼、聚合物、以及金属有一点印象。但是宾夕法尼亚州立大学的最新研究，却是打造了一种全新的玻璃类型。 值得一提的是，这种新材料不仅更易形成玻璃、柔韧性更强、而且与石英玻璃拥有相同的金字塔形原子结构（锌在顶点，旁边连结了四个有机化合物）。 按照学界的定义，“玻璃”必须足够平滑、非晶体结构，因此在生产过程中必须非常小心地做到平衡。无论使用何种材料，都必须先加热到融化的程度，然后迅速冷却（这样才不会有晶体的形成）。 换言之，某种材料拥有避免结晶的方法，即被认作有形成玻璃的能力。传统工艺上，硅玻璃拥有最佳的玻璃形成能力。但是研究人员支出，ZIF-62 的性能更加优异。 实际上，ZIF-62 的特性，已经超越了现有的 50 种玻璃，并且比硅基玻璃更加柔韧。通过调整配方，研究人员发现，苯并咪唑（benzimidazolate）添加得越多、材料的玻璃形成能力就越佳。
研究配图 - 2：性质变化分析图（via：Science Advances） 当然，与经过数千年提纯改进的硅基玻璃工艺相比，ZIF-62 也不是没有缺点。在发展的初期，新材料还是难以与传统工艺展开有力竞争的。为了制造全新的金属有机玻璃，首先要形成有机化合物。 先将它与水合硝酸锌和一种溶剂相混合，然后以 800 ℉（427 ℃）左右的温度加热很长一段时间，才能完全融化。但如果温度超过了 980 ℉（527 ℃），它又要开始汽化了。 目前研究人员已经对 ZIF-62 的光学和机械性能进行了试验。不过在了解材料本身性质的同时，为了将来能够大规模生产，研究团队也在寻找有关方法。 论文合著者 John C. Mauro 表示：“这种玻璃家族很是新颖，虽然我们已经确定了它的玻璃形成能力和其它一些属性，但还是没有充分地描述他的所有物质特性”。 在未来，研究人员还计划对其它金属有机玻璃配方进行探讨，包括可能的钴基玻璃。有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《科学进展》（Science Advances）期刊上。 关于张江发展战略研究院 上海张江发展战略研究院是张江国家自主创新示范区的智库和智囊。主要承担了5项工作： 1 2 3 4 5
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