玻璃是人類最古老的發明之一,也是促進當代人類文明發展最重要的功能材料之一。到二十世紀,玻璃已主宰了建筑天際線,而太陽能電池板在能源領域發揮著重要作用。與此同時,玻璃也成為現代信息技術的基礎關鍵原材料,從望遠鏡和顯微鏡用光學玻璃,到智能手機和信息設備用高強度玻璃,再到兼具玻璃與陶瓷優點的微晶玻璃,以及引發全球通信技術革命的玻璃光纖,玻璃作為人類歷史上最具變革性的材料,每一次技術突破都為人類文明的跨越式發展鳴響了號角。未來,在應對全球可持續發展的重重挑戰中,玻璃也必將煥發勃勃生機。
經第75屆聯合國大會批準,2022年被命名為聯合國國際玻璃年,這是聯合國第一次以單一材料命名年份,彰顯了玻璃在人類文明發展史上的重要性。2022年,也迎來《硅酸鹽通報》創刊40周年重要里程節點。從創刊伊始,《硅酸鹽通報》便將玻璃材料和技術作為刊登內容的重要組成部分,40年的出版歷程見證了中國玻璃工業和技術的飛速發展以及從業隊伍的日漸壯大。為迎接《硅酸鹽通報》創刊40周年并慶祝聯合國國際玻璃年,《硅酸鹽通報》編委會組織出版“功能玻璃與制備技術”專題,本專輯共收錄來自國內重要研究機構、高等院校的專業論文40余篇,涵蓋玻璃光纖、微晶玻璃、工業玻璃與技術、藥用玻璃、高強玻璃、封接玻璃與低溫共燒陶瓷,以及新型功能玻璃與玻璃新技術、新結構等七大方向,集中展示了國內外玻璃技術研究領域最新進展和成果,一定程度上代表了我國玻璃研究方向的特色和技術水平,具有重要的參考價值。
玻璃光纖方向收錄7篇論文,內容涉及鍺酸鹽玻璃、氟化物玻璃與硫系玻璃,以及硫系玻璃光纖、金屬涂層光纖與石英光纖傳像束的制備技術與研究進展介紹。其中,中國建筑材料科學研究總院趙華、祖成奎等《長波紅外硫系玻璃制備技術的研究進展》從大尺寸高純硫系玻璃的制備方法、批量化生產技術和硫系玻璃陶瓷制備及其力、熱性能提升三大方面綜述了長波紅外硫系玻璃的研究進展。中科院上海光機所趙文凱、姜益光等《2.8 μm Er∶ZBLAN中紅外光纖激光器研究》基于泵浦低損耗、高濃度Er3+摻雜ZBLAN光纖產生近3 μm激光輸出,針對性地介紹了連續、脈沖和可調諧三種不同Er∶ZBLAN中紅外光纖激光器的研究現狀、存在問題和發展趨勢。
微晶玻璃方向共11篇論文,涉及玻璃組成調控與晶核劑對微晶化與性能影響的研究等內容,均為國內該方向的最新研究成果。其中,來自之江實驗室李昕闊、譚德志等《超快激光在玻璃內部直寫納米晶及其應用》立足領域前沿并結合自身研究成果,概述了超快激光用于局域溫度場精細調控在玻璃內部誘導析晶的原理,晶態/非晶態自組織周期性結構的形成機制,以及超快激光在玻璃三維空間中誘導析晶的最新研究進展,展示了其在光儲存、波導激光器、光子電路和集成光子芯片等應用領域的誘人前景。
現代制造業向著智能集成、綠色低碳轉型,玻璃工業也不例外。工業玻璃與技術方向收錄7篇論文,內容包括真空玻璃、玻璃噴霧鋼化、玻璃智能化工廠和節能減排設計等。中國建材國際工程集團有限公司馬立云、官敏等《基于互聯網的EPC建材行業智能一體化服務模式》介紹了圍繞玻璃新材料工程服務核心產業,基于互聯網的EPC建材行業智能一體化服務模式,實現玻璃工業快速應用部署和網絡協同,對玻璃生產全過程進行協同管理。
超薄高強蓋板玻璃作為觸控顯示移動電子設備的重要保護材料,也是當前較為熱門的玻璃品種。清遠南玻節能新材料有限公司肖子凡和華南理工大學董國平等合作的《堿金屬和堿土金屬鋁硅酸鹽微晶蓋板玻璃的研究現狀和發展趨勢》在總結傳統化學鋼化工藝及其在高堿鋁硅玻璃強化方面的應用基礎上,系統介紹了用于蓋板的新型鋁硅酸鹽透明微晶玻璃的研究現狀,并對其未來發展趨勢進行了展望。北京工業大學田英良等《超薄高強屏幕保護玻璃發展綜述》梳理了國內外屏幕保護玻璃產品發展及其迭代歷程,分析了相關化學強化工藝技術,論述了國內外屏幕保護材料用高強透明鋁硅酸鹽微晶玻璃的研究現狀及發展方向。
人類社會可持續發展的需求推動玻璃技術的進步,新型功能玻璃不斷涌現,如高放廢液固化用玻璃、電磁屏蔽或隱身光窗用功能復合玻璃等。中科院西安光機所郭晨、王鵬飛等《電磁屏蔽玻璃研究與發展現狀》對電磁屏蔽玻璃的最新進展進行了綜合評述,總結分析了膜層、網柵和復合結構三類電磁屏蔽玻璃的優缺點。武漢理工大學方廣、徐凱等《高放廢液煅燒物與基礎玻璃高溫反應物相與結構轉變研究》研究了高放廢液煅燒物和基礎玻璃固化過程中的高溫反應物相、結構變化與玻璃網絡聚合度下降情況;徐美姿、陶海征等《ZnO·Al2O3·nSiO2玻璃抗裂紋萌生能力反常演化的結構起源探索》研究了鋅鋁硅酸鹽玻璃的抗裂紋萌生能力的演化規律,發現玻璃的中程異構致相界面數量隨SiO2含量增加呈現的非單調演變是抗裂紋萌生能力反常演化的主要根源。
總之,隨著現代信息技術的發展,功能玻璃與制備技術研究將呈現更加繁榮的景象。本期專題得到中科院上海光學精密機械研究所、中科院西安光學精密機械研究所、之江實驗室、浮法玻璃新技術國家重點實驗室等科研機構,武漢理工大學、華南理工大學、北京科技大學等高校,以及中國建筑材料科學研究總院有限公司、中國建材國際工程集團有限公司、中建材玻璃新材料研究院集團有限公司等企業相關研究團隊的傾力支持,在此對各有關單位和作者,以及參與組稿、審稿的編委、專家、編輯同仁致以誠摯的謝意!衷心希望本專輯的出版能夠進一步促進行業技術交流,為我國功能玻璃的研究和產業化提供有益借鑒。
2022年11月