未来玻璃器

韩国SK集团旗下的半导体材料大厂SKC近日宣布，其美国子公司Absolics在佐治亚州投资约2.22亿美元建设的工厂已经竣工，开始批量生产玻璃基板原型产品。业界分析，这标志着全球玻璃基板市场进入关键时刻。目前全球玻璃基板生产企业包括英特尔、SKC、三星电机以及LG Innotek等。与传统树脂复合材料基板相比，玻璃基板不易形变、平整度高、互联密度更大、可提升能效，在高性能计算芯片面积加大的背景下，玻璃基板能够满足未来先进芯片的需求，因此被巨头看好。研究机构The Insight Partners预测，尽管玻璃基板技术尚处于起步阶段，但预计全球市场规模将从今年的2300万美元增长至2034年的42亿美元。SKC玻璃基板原型演示英特尔是最早宣布进军玻璃基板的厂商之一，此前曾表示计划于2026年推出方案，在2028年应用，并已经为此投资约10亿美元，在美国亚利桑那州工厂建立玻璃基板研发线和供应链。AMD也在加快该领域步伐，计划于2025~2026年推出玻璃基板，并与全球元件公司合作，保持领先地位。此外，三星电机将于2025年完成原型试产，并计划于2026年开始量产。与此同时，LG Innotek今年正在组建团队，为进军该市场作准备。

目前，有16名员工在Anton Paar GmbH的玻璃生产部门工作，其中一名是学徒。总而言之，他们每年生产约14000个高精度玻璃测量单元。但情况并非总是如此。大约20年前，Anton Paar从外部供应商那里购买了用于测量仪器的玻璃片。在供应商涨价后，独立的想法更加强烈，因此第一家玻璃鼓风机于2002年在Anton Paar启动，并开始在该公司进行玻璃生产。Gerhard Murer表示：“我们最重要的产品线的核心，即密度测量仪器中的振荡U形管，是由玻璃制成的。因此，我们希望摆脱对外部供应商的依赖。”Gerhard Muler的产品领域是玻璃生产成立时所附属的。这种所谓的振荡“U形管”是由玻璃制成的弯管，用于数字密度计，通过振荡测量样品液体的密度。Thomas Hillebrand是玻璃生产的首批员工之一，他于2005年开始工作，目前仍在从事玻璃生产。他是负责玻璃鼓风机和玻璃仪器制造，习惯于工业化生产玻璃。尽管如此，最初对他来说，制造U形管是一个挑战。Thomas Hillebrand在谈到他在Anton Paar最初时表示：“我花了几个月的时间才制造出第一个功能性振荡U型管。我们正在讨论的玻璃壁，仅有0.2毫米厚。”当时，首要任务是为保证批量生产中的稳定性，并改进许多生产机器和设备。从个人挑战到批量生产经过几年的实践，玻璃生产进入了常规化：清晰的结构和工艺是成功的秘诀之一，人员是另一个关键。Christian Krispel表示：“过去，员工必须专注于产品的某些工作步骤，这一点非常重要，因为我们几乎在完成玻璃生产的每一个生产步骤，从原材料的储存和切割到玻璃加工、玻璃涂层和质量测试。”自2007年以来，他一直担任玻璃生产经理。多年来，玻璃产量不断增长，任务也不断扩大：虽然过去只生产了少数产品系列，但现在有了更多种类的振荡U形管，也生产了其他产品领域的各种玻璃组件。最困难的部分？Thomas Hillebrand说：“DMA 5001密度计的U形管非常突出，因为它的生产需要35个步骤。”这种特殊U形管的生产大约需要三个星期。最高精度随着Christian Krispel的加入，玻璃生产也开始了学徒培训：自2007年以来，玻璃仪器制造人员一直在那里接受培训。Christian Krispel表示：“劳动力市场上几乎没有来自这一领域的熟练工人，这就是为什么我们决定依靠内部未来专家，并自己培训他们。”如今，学徒职业非常罕见，而且只有奥地利的几家公司对其进行培训。如果说有一件事让玻璃生产的员工与众不同，那就是他们的精确工作方式。Thomas Hillebrand说：“玻璃容错率不那么高，所以如果你想在玻璃生产中工作，你需要高度的质量意识、熟练的操作、高度的专注力和在压力下工作的能力。”目前，正在寻找玻璃生产的员工。Anton Paar不仅生产玻璃零件，还参与玻璃的表征。这些Anton Paar仪器用于此目的：MCR和CTD 1000通过流变仪（MCR系列）和对流加热室（CTD 1000）的相互作用，可将玻璃加热至1000°C。这可以实现熔体的流变特性。具有较高熔化温度的玻璃样品可以通过所谓的固态动态力学分析进行分析，该分析可以用于确定玻璃的耐腐蚀性，或者玻璃如何软化以及在什么温度下软化。FRS公司使用Anton Paar的高温流变仪（熔炉流变仪系统），可以在高达1730°C的温度下对玻璃进行液态表征。可以确定诸如熔融玻璃的粘度的流变参数。这对玻璃生产有影响。如果玻璃熔体在加工过程中粘度过高（坚韧），则无法去除气体夹杂物，成品将含有气泡。

中微子在宇宙起源及演化中扮演着极为重要的角色，至今仍有诸多未解之谜，是基础科学领域的国际前沿热点之一。我国的江门中微子实验以揭开中微子质量顺序之谜为首要科学目标。目前，江门中微子实验的核心探测设备——中心探测器的有机玻璃球正在有序安装。总台央视记者 郑玮玮：现在我们看到的是江门中微子实验的中心探测器，在外面球形的结构是不锈钢主结构，中间正在安装的是35.4米直径的有机玻璃球。有机玻璃球将来会灌装2万吨液体闪烁体，液体闪烁体是捕捉中微子的靶物质。在大科学装置江门中微子实验地下700米的实验大厅内，科研人员正在用全站仪测量有机玻璃节点和有机玻璃板的位置坐标数据。据介绍，有机玻璃球壁厚120毫米，重600多吨，是世界上最大的单体有机玻璃结构，生产和建造在国内外都史无前例。为了保障探测器数据分析的准确性，有机玻璃球在建造过程中需要严格控制每一块板和每一层板的尺寸和位置精度。中国科学院院士 中国科学院高能物理研究所所长 王贻芳：它独创的设计在于把过去的大型中微子探测器的结构从三层结构变成两层结构，过去一般是钢结构的外面是水，里面放矿物油。三层结构变成两层结构之后，钢球就变成钢梁，这样中间这层矿物油变成水，大大降低造价。江门中微子实验核心探测设备——中心探测器位于地下实验大厅内44米深的水池中央，其不锈钢主结构设计采用直径约41米的球形网壳结构形式，作为探测器的主支撑结构，它将承载35.4米直径的有机玻璃球、两万吨液体闪烁体、两万只20英寸光电倍增管、两万五千只3英寸光电倍增管、前端电子学、电缆、防磁线圈、隔光板等诸多关键部件。江门中微子实验位于广东江门开平市，是由中科院和广东省共同建设的大科学装置，同时也是一个大型的国际合作项目。2015年开始建设，计划2023年完成建成。亚湾中微子实验装置退役 二代装置接棒对中微子的研究一直是科学界关注的热点。江门中微子实验装置是我国第二代中微子实验装置，其前身是两年前已经圆满完成科学目标正式退役的大亚湾中微子实验装置。大亚湾中微子实验装置由中科院高能物理研究所主持，是中美两国在基础研究方面最大的国际合作项目。2012年3月，大亚湾实验国际合作组宣布发现了一种新的中微子振荡，这一重大发现对于研究物质本原和宇宙起源，理解宇宙中反物质消失之谜具有重要意义。该实验成果入选美国《科学》杂志2012年度十大科学突破。中微子是宇宙中最古老、数量最多的物质粒子，从宇宙诞生的大爆炸起就充斥在整个宇宙空间，每秒钟都有亿万个中微子穿过我们的身体，但它几乎不与任何东西发生反应，甚至可以轻松穿过整个地球。大亚湾中微子实验项目使人类对物质世界的基本规律有了新的认识，也为未来中微子研究指明了方向。（总台央视记者 郑玮玮）