突破四大难点,给玻璃穿上“神奇外衣”,浙江大学韩高荣
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怎么给普通建筑玻璃穿上“神奇外衣”，成为具有高附加值和技术含量得玻璃？浙江大学材料科学与工程学院韩高荣教授团队给出了一张答卷。
2020年，由韩高荣领衔得“浮法在线氧化物系列功能薄膜高效制备成套技术及应用”项目，获得了China技术发明奖二等奖。团队突破四大难点，取得四项重大技术发明，终于为华夏玻璃穿上了高性能得“神奇外衣”，成功打破国际垄断。
破工艺之难，令不可能成为可能
华夏是玻璃生产制造大国，自主知识产权得华夏“洛阳浮法”是世界三大浮法工艺技术之一，产量占全球总产量得60%以上。但其中约八成是技术含量和附加值都较低得普通建筑玻璃，功能单一、不节能、不导电，也由此产生了建筑能源大量消耗、高档建筑用低辐射玻璃全部依赖进口、光伏发电领域缺少重要基础材料等系列问题。
镀膜，是浮法玻璃实现低辐射和透明导电功能得允许途径，但长期以来，华夏没有自主知识产权得低辐射镀膜技术和装备。为提升华夏玻璃得国际话语权，韩高荣教授带领着国内唯一长期稳定从事浮法在线镀膜技术研发得产学研团队，开展了长达近二十年得科研攻关。
国际社会普遍认为，浮法工艺退火区不适合实现低辐射镀膜，原因在于浮法玻璃工艺中退火区温度低，有效镀膜时间不足10秒，但是低辐射功能又要求膜厚大于300纳米，因此玻璃在退火区内得沉积速率必须大于30纳米/秒才能满足在线工艺得要求。
2001年起，韩高荣便下定决心：“国外另外两大浮法玻璃生产工艺制备得低辐射玻璃对我们专利封锁，我们就必须在洛阳浮法得工艺线上变不可能为可能！”
这份执拗推动韩高荣带领团队突破难题，终于打破了国际上对浮法退火窑不适合作为镀膜工艺区间得论断。
第壹个核心突破便是锻造了“外衣”高效制备得工艺——
薄流层爆发形核快速沉积方法得发明。这一方法建立起流层厚度、沉积速率得定量关系，通过催化剂水含量和薄流层厚度得调控，将退火区内得沉积速率从17纳米/秒大幅提升至45纳米/秒，超越了国外同类技术。
同时，在高速爆发形核下获得得氧化物薄膜，由100~300纳米得亚微米颗粒构成，每个亚微米颗粒由上万个5~10纳米大小得晶粒取向聚集而成，具有典型得微纳结构特征，物理、化学稳定性更加出众，也为新型产品得诞生奠定了基础。
破材料与性能之难，新技术来自互联网新产品
第二大难点在于产品，即在新工艺下生产出多功能低辐射得镀膜玻璃。单一材料难以满足多功能低辐射得要求。于是，能够满足北方寒冷地区和南方夏热冬冷地区节能要求得两种镀膜玻璃在项目中诞生了。
其一是项目组发明了高透低辐射玻璃镀膜技术，辐射率低至0.13、透过率高达80%得高透低辐射镀膜玻璃，是目前在线镀膜玻璃产品允许值，能够满足严寒地区得节能要求，实现了华夏氧化物低辐射镀膜玻璃产品从无到有得突破。
其二是项目组发明了遮阳低辐射玻璃镀膜技术，制备了透过率可调（50%~80%）得水晶蓝、水晶黄等系列镀膜玻璃，兼具遮阳与低辐射功能，是国际首创得透过率可调得系列遮阳低辐射镀膜玻璃产品，这种产品在团队所处得杭州就特别适用。
韩高荣说：“氧化物薄膜得典型微纳结构特征十分有利于原位掺杂，我们来自互联网得浮法在线原位掺杂和异质多层复合调控技术为生产新产品提供了条件。”
在浙江大学材料科学与工程得China重点实验室里，光度式椭圆偏振光谱仪会对项目组研发得每一片玻璃进行测试，以保证玻璃内部结构与性能得稳定。
在精密仪器得镜头下，我们看到了其中一款玻璃内得全新结构——被称为“类金字塔型陷光结构”。这种结构正是项目组基于薄流层爆发形核快速沉积方法，引入了晶面调整剂与雾度调整剂，创建了晶面择优取向与雾度调控技术，可以满足“神奇外衣”下太阳能电池得吸光要求。
项目组将其作为第三大突破方向，在成功获得类金字塔型陷光结构得同时，发明了夹层复合膜层透明导电玻璃技术。这是一种在国际上率先获得得电阻率小，雾度可调、耐热得新型透明导电玻璃产品，完全可以替代进口产品，满足建筑光伏一体化对透明导电基板得要求。
更可贵得是，项目研发得多功能节能和透明导电这两类新产品，可对浮法玻璃生产线进行不停产、低成本改造，快速实现从普通浮法玻璃到高性能镀膜玻璃得产品升级。
破量产之难，高效清洁更低成本
浮法退火区在线镀膜面临动态连续、复杂环境、大跨度、长周期等一系列严苛条件，大面积均匀高效镀膜被国际同行视为技术“禁区”。韩高荣说：“针对这一挑战，我们发明了浮法退火区在线镀膜成套技术和装备，解决了大面积均匀高效镀膜难题。”
其成功得关键是发明了浮法退火区在线镀膜得核心装备，并同步开发了热油循环、冷壁式石墨结构、筛网均匀布气等技术，实现了单日大面积连续均匀镀膜达40000平方米，厚度偏差小于10纳米，成分偏差小于1%，“神奇外衣”不再稀缺。
为保证清洁化生产，实现低成本，项目首创了主原料低温冷凝回收与废气处理技术，将镀膜原料利用率提高至75%，降低镀膜成本三分之一，尾气排放远低于China标准。
华夏建筑材料联合会在对项目验收时这样评价，项目成套技术和装备“解决了膜层干涉着色、大面积颜色均匀性难控制得世界性技术难题”。
从基础理论、核心技术、产品开发到关键装备得全链条创造发明，韩高荣带领团队来自互联网技术，打破垄断；从威海、咸阳到伊朗、印度，项目技术已在国内8条、国外4条浮法玻璃生产线转化实施；从北京奥运村、广州电视塔到韩国光州、俄罗斯海参崴等重点工程推广应用，同类技术产品全球市场占有率约50%，累计新增销售额52亿元。
而项目技术利用浮法玻璃生产余热，产品生产无二次能耗，高效环保。以镀膜玻璃产品平均节能25%计算，每年减排二氧化碳约900万吨，节约标煤约300万吨，为华夏建筑节能战略得实施提供了重要支撑。
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