中國建筑材料科學研究總院有限公司玻璃基功能材料研發團隊

玻璃基功能材料研發團隊依托中國建筑材料科學研究總院有限公司國家級科技創新平臺，面向世界科技前沿、經濟主戰場、國家重大需求、人民生命健康，聚焦新型玻璃設計與制備、玻璃增強增韌、玻璃基微納結構設計與制備、玻璃表面/界面改性、玻璃結構功能一體化和極端環境下玻璃性能表征及壽命預測等方向，開展玻璃基功能材料研發。團隊的主要研究方向如下：

1.新型玻璃設計與制備

開展玻璃與光、電、磁等外界激勵的作用機制研究，創新功能玻璃設計與仿真、成玻方式、多尺度精密成型、理化處理等理論和制備技術。主要產品有石英玻璃、透紅外玻璃、特殊色散玻璃、抗輻照玻璃、透紫外玻璃、自基底消雜光玻璃、封裝玻璃和核固化玻璃等。代表性成果：(1)大尺寸高均勻石英玻璃(見圖1)，解決了強激光和航天領域的應用需求；(2)核固化玻璃(見圖2)，用于高放射性廢液固化過程。

圖1 大尺寸高均勻光學石英玻璃

圖2 核固化用玻璃珠

2.玻璃增強增韌

基于Griffith微裂紋理論和分子動力學理論,詮釋玻璃增強增韌機理，開展高彈性模量玻璃組分設計、預應力增強增韌、定值破碎等關鍵技術研究。主要產品有抗高溫高壓視窗、防彈玻璃、定值破碎玻璃和高強度光纖等。代表性成果：(1)耐溫耐壓視窗(見圖3)，用于重大科學儀器、深海探測和能源化工等領域；(2)高強度光纖(見圖4)，用作制導光纖。

圖3 耐溫耐壓視窗玻璃

圖4 高強度制導光纖

3.玻璃基微納結構設計與制備

通過計算仿真方法設計玻璃基微納復合結構，建立結構單元與復合玻璃及器件間的構效關系，開展光刻、多次拉絲排列、高溫熔合等微納結構可控制備技術研究。主要產品有光學纖維傳像面板、電子倍增微通道板、復合微孔準直材料、龍蝦眼X射線聚焦透鏡和可光刻玻璃等。代表性成果：(1)光學纖維傳像面板(見圖5)，用于微光夜視、紫外探測和高能物理等領域；(2)復合微孔準直材料(見圖6)，用于衛星授時系統。

圖5 微光夜視用光學纖維傳像面板

圖6 復合微孔準直材料

4.玻璃表面/界面改性

基于設計仿真與高通量制備技術，研究材料組成、膜層體系、表面/界面結構與玻璃光、電、熱等行為間的構效關系，突破薄膜、光柵、涂層等可控制備關鍵技術。主要產品有電致變色玻璃、鍍金屬玻璃纖維鉑條、紅外光壓制及遮蔽材料和光柵型光窗玻璃等。代表性成果：(1)電致變色玻璃(見圖7)，用于交通裝備、高檔建筑等領域；(2)鍍金屬玻璃纖維鉑條(見圖8)，作為電磁對抗材料用于國防建設。

圖7 電致變色玻璃

圖8 電磁對抗用鍍金屬玻璃纖維鉑條

5.玻璃結構功能一體化

借助自主知識產權模擬仿真軟件，開展透明件力學結構、熱學、電磁和隱身性能仿真設計，突破大厚度玻璃原片離子交換、復雜曲面高精度成形和寬頻譜電磁屏蔽等關鍵技術，實現透明件電磁屏蔽、隱身、熱防護等多功能一體化。主要產品有航空透明件、艦船透明件和特種車輛視窗等。代表性成果：(1)高強度、電磁屏蔽、電加熱等功能復合風擋玻璃(見圖9)，用于國產大飛機；(2)電磁屏蔽、防彈、防核輻射等功能復合的視窗玻璃(見圖10)，用于特種車輛等。

圖9 CR929用功能復合風擋玻璃

圖10 特種車輛玻璃

6.極端環境下玻璃性能表征及壽命預測

主要研究高溫、低溫、高壓、強光輻射、射線輻照等極端環境下玻璃服役行為和損傷、失效機理，建立玻璃材料性能與服役效能間的映射關系；運用計算仿真和大數據等方法，開展玻璃材料可靠性評價研究，建立壽命預測模型。