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“光谱调控功能薄膜设计、智能制造与应用技术”
时间:2021.08.03

【该项目荣获第七届中国光学工程学会科技创新奖-科技进步奖三等奖】


项目完成单位介绍:

    中国建筑材料科学研究总院有限公司是新中国第一个建材科研机构,被誉为“新中国建材科技的摇篮和发源地”,是中国建材与无机非金属领域规模最大、实力最强的科研开发中心。

获奖项目介绍:

    本项目设计开发的适用于不同气候条件的节能镀膜玻璃和太阳能吸收膜等高性能光谱调控产品,是降低建筑能耗、充分利用可再生能源的重要材料。针对我国大面积磁控溅射镀膜技术存在基础研发欠缺,膜系设计开发和工艺控制依赖人员经验、缺乏系统理论及相应国产自主软件等问题,通过多个国家科技支撑计划和自然科学基金支持,历时10年攻关,建立了镀膜产品智能化制造系统,涵盖了材料基础研发、膜系设计、在线检测、工艺控制、生产管理的全部内容,促进了镀膜生产的标准化、规范化。在节能减排、太阳能利用的需求指引下,开发了低辐射镀膜玻璃、阳光控制镀膜玻璃、太阳能吸热膜、电致变色等光谱调控功能薄膜产品,建设多功能镀膜生产线,设备及其生产的各类产品性能达到国际先进水平。具体科技创新成果如下:

    1)建立了完整镀膜产品设计-制造智能化系统,包括具有自主知识产权的在线光谱测试系统Filmscan、膜系设计软件Glascoat和镀膜产品智能化工艺控制软件AIGlascoat,图1为分析计算结果,该系统突破了膜系设计、工艺控制、在线检测之间数据传递的障碍,全面实现了由基础膜层材料到产品的全流程的在线实时分析及工艺反馈,为国内首创,成功应用于武汉长利、中联玻璃等企业。


1(a) 镀膜玻璃光谱计算结果;(b)光学性能计算结果;(c)热工性能计算结果

    2)自主设计制造具有低成本、多功能、高产能特点的磁控溅射大面积镀膜生产线(图2),能进行低辐射镀膜玻璃、阳光控制镀膜玻璃、太阳能吸热膜、电致变色等光谱调控功能薄膜产品生产,综合产能500万平米,年产值1.5亿元,投资仅为国外同水平配置的70%,有效降低生产成本。


图2 多功能大面积镀膜生产线

    3)通过对光谱调控薄膜材料基础工艺技术研究,改善膜系热稳定性、界面结合力以及表面力学等性能。提升了太阳能吸热膜的耐环境性能,吸收率高于95%,辐射率低于4%(图3),镀膜工艺窗口宽,光谱选择性、耐盐雾性能等超过德国ALMECO产品性能。


图3 (a)理论模型计算光谱与制备样品光谱比较,(b)测试理论模型计算获得的太阳光谱吸收率、2500nm处反射率(反射率高于50%对应辐射率低于4%)随三个吸收亚层与SiO2减反层厚度变化。


    目前本项目授权发明专利28项,发表论文36篇,软件著作权4项,近三年直接收入累计11799万元,利润1549.83万元,其中直接技术服务及检测设备销售收入1000余万元。通过直接投产及技术服务,各类光谱调控薄膜产品已经实现年总产达3000万平米。通过本项目的推广应用提高了我国镀膜行业膜系设计、镀膜工艺控制技术实力,缩短了我国与欧美先进镀膜行业技术水平差距,同时该类光谱调控功能薄膜产品的应用,也助力实现碳达峰碳中和目标。


项目合作联系方式:010-63728336,xuhan@csoe.org.cn
中国光学工程学会评奖办

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