為了以全球視野謀劃和推動(dòng)建材行業(yè)科技創(chuàng )新，了解、跟蹤、傳播全球最具創(chuàng )新性、突破性、前瞻性、影響力和發(fā)展潛力的科技進(jìn)展和動(dòng)態(tài)，踐行“宜業(yè)尚品、造福人類(lèi)”的建材行業(yè)發(fā)展目標，中國建筑材料聯(lián)合會(huì )開(kāi)展了“2023全球建材十大科技新聞”評選活動(dòng)。以世界各國媒體、企業(yè)或組織在2023年1月1日~12月31日期間公開(kāi)報道的原創(chuàng )新聞為征集范圍，新聞內容為報道全球建筑材料和無(wú)機非金屬材料在基礎理論研究、新材料、新工藝、新技術(shù)、節能減排、綠色低碳、重大工程應用等方面的原創(chuàng )性突破、創(chuàng )新性研究成果以及重大科技項目進(jìn)展。經(jīng)過(guò)前期多渠道廣泛征集、行業(yè)專(zhuān)家的初步篩選以及網(wǎng)絡(luò )公開(kāi)投票，現公布評選活動(dòng)最終結果。
01英國啟動(dòng)零碳排放水泥工業(yè)規模性試驗項目
2月10日，據International Cement Review報道，英國零碳排放水泥項目（Cement 2 Zero）正式啟動(dòng)，這是全球首個(gè)零碳排放水泥的工業(yè)規模性試驗項目。該項目對劍橋電氣水泥（Cambridge Electric Cement）的生產(chǎn)技術(shù)和商業(yè)應用方面展開(kāi)研究，發(fā)明了一種利用回收廢鋼的電弧爐將建筑拆除廢料轉化為水泥的工藝，并生產(chǎn)出20噸零碳排放水泥。該項目旨在證明混凝土可以回收利用，經(jīng)過(guò)破碎處理的建筑垃圾，在煉鋼副產(chǎn)品鋼渣的回收工藝流程（使用可再生能源的電弧爐）中作為一種助熔添加劑，與鋼渣高溫反應生成且快速冷卻后成為膠凝材料，從而替代波特蘭水泥熟料，再經(jīng)混合研磨后制成零碳排放水泥。因此，Cambridge Electric Cement可以形成一個(gè)良性循環(huán)，不僅消除了鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的大量廢渣排放，還節約了水泥生產(chǎn)所需的原材料。
圖片來(lái)源: Materials Processing Institute
02南開(kāi)大學(xué)提出一種基于電化學(xué)的石灰石轉化生產(chǎn)消石灰和有價(jià)值碳質(zhì)產(chǎn)物的方法
2月17日，iScience報道了南開(kāi)大學(xué)研究團隊提出的一種基于電化學(xué)的石灰石（CaCO？）轉化生產(chǎn)消石灰（Ca(OH)？）和有價(jià)值碳質(zhì)產(chǎn)物的方法。該方法利用中性水分解反應中析氧過(guò)程產(chǎn)生的氫離子（H？）與CaCO3反應生成鈣離子（Ca2？）及二氧化碳，Ca2？與體系中生成的氫氧根（OH-）結合形成Ca(OH)？，可直接用于水泥生產(chǎn)；其次，通過(guò)切換施加電壓，將體系中生成的二氧化碳原位轉化成有價(jià)值的碳質(zhì)產(chǎn)物，如一氧化碳、甲烷、烯烴等，反應產(chǎn)物可以通過(guò)調換催化劑實(shí)現調控。該方法基于電化學(xué)法進(jìn)行水泥生產(chǎn)，不排放二氧化碳，而是將石灰石中的碳元素轉化成有價(jià)值的碳質(zhì)產(chǎn)物，可以用作燃料和化學(xué)品生產(chǎn)，以此來(lái)滿(mǎn)足水泥行業(yè)脫碳的現實(shí)需求。
03西班牙Pamesa集團和美國eCombustible公司合作推出首款用于陶瓷生產(chǎn)的商業(yè)化無(wú)碳氫基燃料
6月15日，西班牙陶瓷集團Pamesa宣布，他們與美國eCombustible公司合作開(kāi)發(fā)了一種可用于商業(yè)化工業(yè)生產(chǎn)的無(wú)碳氫基燃料。這種新的無(wú)碳燃料，所使用的方法與綠氫非常相似，通過(guò)改進(jìn)的電解工藝生成，用電磁脈沖轉化氫以產(chǎn)生高效燃料。此類(lèi)燃料100% 無(wú)碳，價(jià)格比天然氣更具競爭力。
04美國Sublime Systems公司研究出利用電化學(xué)工藝在常溫下用含鈣原材料制造水泥的新方法
6月24日，據MIT Technology Review報道，美國麻省理工學(xué)院材料學(xué)教授和加拿大化學(xué)家聯(lián)合創(chuàng )立的Sublime Systems公司，研究出一種利用電化學(xué)工藝制造水泥的新方法。研究團隊用電解器代替最耗能的窯爐，在常溫下通過(guò)各種豐富的含鈣原材料來(lái)制造水泥，從而避免使用化石燃料，以及從石灰石中釋放二氧化碳。他們將石灰石、石膏、海藻酸鈣等鈣源，不經(jīng)預處理或粉碎就放入水中，然后通上電進(jìn)行電解，讓鈣離子從溶液中析出，沉積在電極上。之后將鈣與其他成分混合，形成一種可直接替代水泥的膠凝材料。這種材料與波特蘭水泥相比，具有相同或更好的強度、坍落度和耐久性。這種工藝相對于傳統的水泥制造方法顯著(zhù)降低了碳排放，是第一個(gè)既消除石灰石排放，又消除高溫燃燒過(guò)程中化石燃料排放的水泥生產(chǎn)工藝。
05世界首次以氨為燃料的玻璃生產(chǎn)示范試驗在日本完成
6月27日，AGC公司宣布，世界范圍內首次成功在實(shí)際運行的玻璃窯爐中進(jìn)行了以氨為燃料的生產(chǎn)示范試驗。在為期兩天的示范試驗中，與使用重油作為燃料的傳統燃燒工藝以及所生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行了系統比較，驗證了以氨作為燃料對玻璃質(zhì)量、耐火材料、火焰溫度、窯爐溫度和NO？排放控制的影響。結果顯示，在維持玻璃窯爐所需溫度的同時(shí)，廢氣中所含NO？濃度低于環(huán)境標準值。
06美國研究人員開(kāi)發(fā)出一種低碳高抗裂的新型玻璃
7月3日，據TechXplore報道，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)了一種名為L(cháng)ionGlass 的新型玻璃，不僅更環(huán)保，而且比傳統玻璃更堅固。與標準的鈉鈣玻璃相比，LionGlass 的熔化溫度降低了約300到400攝氏度，能耗減少了約30%；抗裂性能至少提高了10倍，即使在維氏金剛石壓頭施加1千克荷載的情況下，也不會(huì )開(kāi)裂，而標準鈉鈣玻璃在約0.1千克荷載下就會(huì )產(chǎn)生裂紋。LionGlass 強度的提高意味著(zhù)用它制造的產(chǎn)品可以更輕。由于 LionGlass 的抗破壞性遠強于現有玻璃，因此它的厚度可以大大減少。
07首款用于下一代先進(jìn)封裝的玻璃基板面世
9月18日，英特爾宣布推出業(yè)界首款用于下一代先進(jìn)封裝的玻璃基板，這一突破性成就將使單一封裝納入更多的晶體管，并繼續推進(jìn)摩爾定律，促成以數據為中心的應用。隨著(zhù)對更強大算力的需求增長(cháng)，以及半導體業(yè)進(jìn)入在一個(gè)封裝中使用多個(gè)“小芯片”（chiplets）的異質(zhì)架構時(shí)代，提升信號傳輸速度、功率傳輸、設計規則和封裝基板穩定度至關(guān)重要。與當前使用的有機基板相比，玻璃基板具有卓越的機械、物理和光學(xué)特性，可將互連密度提高10倍，在單一封裝中可連接更多晶體管，提高延展性并能夠組裝更大的小芯片復合體（稱(chēng)為“系統級封裝”）。芯片架構師將能夠在一個(gè)封裝上以更小的面積封裝更多芯片塊（也稱(chēng)為小芯片），同時(shí)以更大的靈活性和更低的總體成本和功耗實(shí)現性能和密度的提升。
08美國開(kāi)發(fā)出3D打印光固化樹(shù)脂基透明石英玻璃
10月4日，Science Advances報道了透明石英玻璃微結構的低溫3D打印技術(shù)。美國佐治亞理工學(xué)院研究團隊在溫和條件下，利用可光固化的聚二甲基硅氧烷樹(shù)脂制造出透明度高、表面光滑的微米級玻璃，可與商用熔融石英玻璃相媲美。該樹(shù)脂可 3D 打印成復雜的結構，并在臭氧環(huán)境中通過(guò)深紫外（DUV）照射轉化為石英玻璃，獨特的 DUV-臭氧轉化工藝具有低溫（約220℃）且快速（<5小時(shí)）的特點(diǎn)。這為通過(guò)光化學(xué)在石英玻璃中創(chuàng )建任意結構，以及進(jìn)一步開(kāi)發(fā)玻璃加工技術(shù)提供更多可能性。
09中國科學(xué)院物理研究所發(fā)現一種新型粘彈性無(wú)機玻璃
10月10日，Nature Energy報道了中國科學(xué)院物理研究所發(fā)現的一種新型粘彈性無(wú)機玻璃（VIGLAS），其玻璃化轉變溫度（Tg）遠低于室溫（Tg Li = -16.8℃和Tg Na = -25.5℃）。VIGLAS通過(guò)在四氯合鋁酸鹽（MAlCl？，M = Li，Na）中加入大量氧以取代部分氯而獲得。這種取代不僅使易碎的熔融鹽轉變成有彈性的粘彈性玻璃，還顯著(zhù)提高了離子導電率，達到了mS cm？1的水平（LACO75為1.52×10？3 S cm？1，NACO75為1.33×10？3 S cm？1，30℃）。VIGLAS電解質(zhì)具有足夠的化學(xué)穩定性，能夠承受高電壓充電條件，且其類(lèi)似聚合物的粘彈性使其能夠在無(wú)壓力的運行條件下承受變形。此外，VIGLAS電解質(zhì)具有出色的可加工性和成本優(yōu)勢。VIGLAS彌補了傳統無(wú)機陶瓷和聚合物電解質(zhì)在柔韌性和力學(xué)性能方面的不足，是一類(lèi)在能源存儲等領(lǐng)域具有極高潛力的新型材料。
10全球首條衛生陶瓷電隧道窯在樂(lè )家?jiàn)W地利工廠(chǎng)成功投產(chǎn)
11月28日，西班牙樂(lè )家集團宣布，投資建造的全球第一條衛生陶瓷電隧道窯在奧地利工廠(chǎng)成功投產(chǎn)。電隧道窯具有高效、去碳化和自動(dòng)化的特點(diǎn)，為依賴(lài)化石燃料的傳統能源生產(chǎn)方式提供了替代方案。樂(lè )家集團奧地利工廠(chǎng)已經(jīng)開(kāi)始全面使用可再生能源發(fā)電，為高質(zhì)量創(chuàng )新產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了條件。與此同時(shí)，電隧道窯的創(chuàng )新技術(shù)專(zhuān)利已經(jīng)在歐洲專(zhuān)利局注冊。新窯爐系統的首批生產(chǎn)成果彰顯了整個(gè)行業(yè)的巨大潛力，不僅衛生陶瓷生產(chǎn)可以受益于這項新技術(shù)，結構陶瓷、先進(jìn)陶瓷、日用瓷等其他陶瓷行業(yè)也可以受益于這項新技術(shù)。
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行業(yè)熱點(diǎn)
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