玻璃技术的创新正在推动能源、可持续性和消费产品的进步这是它的样子

2024-11-18 15:01来源:本站编辑

比尔·詹姆斯,肖特北美公司研发主管

在全球各地的实验室和工厂里,开发人员正在创造可能重塑我们生活方式的尖端技术。在这些突破背后隐藏着一位意想不到的英雄:一种伴随我们几个世纪的材料,正在推动下一个高科技产业时代的发展。

自1884年奥托·肖特发明特种玻璃以来,这种简单的材料已成为现代技术的基石,并推动了创新。其独特的性能使其在塑造我们日常生活的广泛行业中不可或缺。从半导体到清洁能源,从家居科技到电动汽车,玻璃都是无声的进步推动者。

为下一代半导体提供动力

随着人工智能的兴起,各行业需要更强大、性能更高的微芯片来处理大量数据,这些数据必须在高速处理的同时有效地消耗能源。

玻璃载体和基板是这场革命的核心,有前途的材料,使芯片封装性能显著提高。行业分析师预测,随着人工智能、5G和6G网络以及其他需要强大、高效芯片的数据密集型技术的日益普及,高端性能封装将在2029年达到284亿美元。

用玻璃基板封装的芯片可以实现高达40%的性能提升,而功耗仅为塑料封装芯片的一半。

玻璃的多功能性——如可定制的热膨胀、高刚度、超光滑表面、电性能和光学透明度——满足了先进制造和包装解决方案的苛刻需求。

将智能眼镜和AR带给大众

增强现实(AR)将通过融合数字和物理世界,在娱乐和游戏中创造互动体验,以及通过交互式3D模型增强远程协作来改变行业。随着这项技术的发展,其应用范围将扩大,促进各个领域的创新和效率,特别是与5G、人工智能和物联网等新兴技术相结合时。

由于美国在软件和硬件创新方面处于领先地位,光电子行业有望成为AR光学的关键推动者。当佩戴智能眼镜时,玻璃以光波导的形式向眼睛传递数字信息。由于其先进的性能和特点,玻璃加工预计将在未来几年扩大规模,降低成本,为大众市场的智能眼镜铺平道路。

肖特的波导解决方案旨在满足全球对智能眼镜日益增长的需求。

释放核聚变能

对核聚变能源的探索——清洁、无限能源的圣杯——已经取得了巨大的飞跃,而玻璃是这一突破的核心。特殊设计的激光玻璃帮助研究人员实现了曾经被认为不可能的事情:从反应中产生的能量比投入的能量更多。

在劳伦斯利弗莫尔国家实验室(Lawrence Livermore National Laboratory)进行的一项开创性实验中,科学家们使用了192束强大的激光束来复制类似太阳中心的条件。这种光被主动激光玻璃放大,并通过精密制作的光学玻璃聚焦,将大量能量传递给一个微小的燃料颗粒,引发聚变反应,产生净能量增益。

聚变反应产生了3.15兆焦耳的能量,超过了传递到目标的2.05兆焦耳的激光能量。这一净能量增益虽然很小,但证明了通过正确的技术——包括先进的玻璃——我们可以在地球上复制太阳的能量。随后的实验产生了更大的产量。随着科学家们对核聚变能源的改进,玻璃将在扩大反应堆规模、帮助聚焦激光和承受极端条件方面发挥至关重要的作用,使其成为这项可能彻底改变全球能源的变革性技术的核心。

推进电动汽车

今天的电动汽车主要依赖于锂离子电池,这种技术在20世纪90年代被商业化。未来,固态电池技术的目标是进一步推动电动汽车的发展。

这项创新的核心是一种令人惊讶的材料:玻璃陶瓷粉。它具有高导电性,优异的化学和温度稳定性以及改进的性能。最重要的是,它可以使用锂金属阳极,其存储容量是目前石墨阳极的十倍。这意味着电动汽车一次充电可以多行驶30%。

利用这项技术,电动汽车在10分钟内就可以充电到80%。通往商业化的道路仍然漫长,预计在2030年左右开始大规模生产配备固态电池的汽车。随着玻璃陶瓷应用的持续增长,玻璃陶瓷将发挥巨大的作用。

现代化日常厨房

特种玻璃也重新定义了智能厨房,让先进的技术融入时尚,现代的设计。玻璃陶瓷(如SCHOTT CERAN Luminoir®TFT)的最新突破使灶具能够显示出充满活力的高分辨率视觉效果,超越传统的白色和蓝色光。这些材料可以集成不使用时隐藏的智能显示器,提供干净,优雅的外观,使灶台更智能,更具互动性,而不影响智能用户体验的设计。

真正的价值在于这些表面如何通过具有完美分辨率的全功能屏幕来增强烹饪体验。诸如烹饪温度、计时器和分步食谱说明等信息都清晰地显示在表面上。即使在低亮度下,玻璃也能有效地透射光线,确保最佳的能见度,而不会消耗过多的能量。这项创新承诺通过将尖端技术与烹饪的乐趣相结合,彻底改变厨房设计。

玻璃在高科技行业的发展历程证明了人类的智慧和材料科学的力量。当我们继续面对全球能源、可持续性和医疗保健挑战时,来自世界各地玻璃研究实验室的创新带来了希望和令人兴奋的可能性。未来就像擦得锃亮的窗玻璃一样清晰——玻璃将在建设一个更高效、可持续和创新的世界中发挥关键作用。

要了解更多关于SCHOTT,以及玻璃如何推动未来创新,请访问SCHOTT.com。

这篇文章是由SCHOTT和Insider Studios共同创作的。

 

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