中国粉体网讯  人类文明的坐标系里，材料从不是沉默的注脚，人类文明的每一次跃迁，本质都是材料维度的升维。历史的褶皱里，材料的重量总在关键时刻压舱。每一次经济范式的更迭，都始于材料的突破：钢铁的大规模生产催生工业革命，硅的提纯技术引爆信息时代，石墨烯的问世预示着碳基文明的未来。

近期，由中央广播电视总台和国务院国资委联合制作的大型系列纪录片《大国基石》第七期推出《为国建材》，其中又隐藏着哪些材料“密码”呢？

石英玻璃：上天、入地、探海的超级力量

石英玻璃是应用日益广泛的高新技术材料。石英玻璃的成分为二氧化硅，具有透光性高、耐温性好、膨胀系数低等优越的物化性质，因此被广泛应用于半导体、光伏、光学、光纤和军工等高新技术领域。新材料领域的专家们把石英玻璃称为“玻璃王”，无论从制造的高指标或工艺的复杂性，还是应用场合的技术难度来看，石英玻璃堪称玻璃材料的“皇冠”。

石英玻璃的密度小，抗压能力强且光学性能好，满足太空窗口材料滤紫外耐辐射的要求，避免高能射线照射下形成“色心”，被广泛应用于卫星及宇宙飞船，耐辐照的石英玻璃可以有效控制航天器姿态，高强度抗辐照玻璃盖片能为宇宙飞船的太阳能电池能源系统提供有效保护。

来源：《大国基石》纪录片

在中国建筑材料科学研究总院有限公司展厅一角，看似不起眼的石英样品，蕴藏着中国建材上天、入地、探海的超级力量。中国建材总院所属石英院制造的耐辐照石英玻璃，具有耐宇宙射线截紫外的功能，特别适用于高轨卫星的太阳敏感器光学窗口，具有在轨服役时间长、性能稳定等优点。这种耐辐照石英玻璃在“嫦娥”“北斗”“神舟”都有应用。

2024年6月4日，携带月球样品的嫦娥六号上升器自月球背面起飞，随后成功进入预定环月轨道，嫦娥六号完成世界首次月球背面采样和起飞。中国建材所属中国建材总院北分石英所研制的低渗氦耐辐照高纯石英玻璃更是首次应用于嫦娥六号上升器激光陀螺仪。作为激光出射窗口和在线监测窗口，低渗氦耐辐照高纯石英玻璃经受住了宇宙极端环境的考验，不仅能够有效抵御宇宙射线的强烈辐照，还具备高膨胀系数适配性，能够阻挡氦气的扩散，确保了激光陀螺仪对角速度测量的高精度，进而保证了飞行定位准确性，使得探测器能在月球的极端条件下稳定作业，为采样任务的圆满完成提供了有力的技术支撑。

玻璃纤维：细如发丝，强若钢筋

对于工业产品而言，玻璃纤维就像水泥里的钢筋，添加后使材料更加牢固。玻璃纤维是一种由硅酸盐等无机非金属材料制成的合成纤维，俗称玻璃丝，具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、强度高等优异的性能，被广泛用作增强聚合物基复合材料。它的主要成分是二氧化硅、氧化铝和氧化钙等，是由叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石和硼镁石等矿石在高温下熔制后，通过拉丝和络纱工艺制成。

来源：《大国基石》纪录片

在泰山玻璃纤维有限公司生产线上，经过高温熔制的玻璃纤维单根直径仅有4微米，相当于一根头发丝的二十分之一，但它的强度却很高，被广泛应用于交通运输、电子电气及人工智能等一些新兴产业领域。此外，用4微米超细玻璃纤维纺织布料是电子级玻璃纤维的另一极限突破。低介电玻璃纤维具有低的介电常数和介电损耗的特性，用其织造成的电子布有着更好的信号传输和更强的电路支撑，从而提高手机通信质量和耐用性，在5G/6G、人工智能、自动驾驶等尖端电子信息领域被广泛应用。

来源：中国巨石官网

作为中国另一家玻纤核心企业，中国巨石股份有限公司拥有浙江桐乡、江西九江、四川成都、江苏淮安、埃及苏伊士、美国南卡六大生产基地，已建成玻璃纤维大型池窑拉丝生产线20多条，玻纤纱年产能已达270万吨，产品种类超3000个，均位居全球第一，其产能约占全球玻纤总产能的27%。

碳纤维：当之无愧的“新材料之王”

碳纤维，被誉为“新材料之王”，碳纤维细如发丝，却比铝密度低比钢强度高，比不锈钢更耐腐蚀。碳纤维作为一种高性能纤维材料，具有低密度、高强度、高刚度、耐疲劳等多种特性，在现代工业如航空航天、汽车制造、体育器材以及建筑结构等多个领域占据着举足轻重的地位。其不仅显著提升了产品的力学性能和耐用性，而且实现了产品轻量化，有效提高了能源效率并降低了对环境的负面影响。然而，由于碳纤维复合材料应用领域的特殊性，国外对高性能碳纤维技术与高端工艺装备实施市场垄断和技术封锁，导致国内企业一度在竞争中处于不利地位。

来源：《大国基石》纪录片

中复神鹰碳纤维股份有限公司的研发团队通过干喷湿纺技术，经过反复测试，新一批碳纤维产品成功登顶T1100高峰，中国的碳纤维生产技术跻身世界一流行列。近年来，中国碳纤维市场持续扩大，截至2024年中国碳纤维市场规模达171.4亿元，国产化率达到80%左右，应用于航空航天、风电叶片、低空经济、汽车制造等多个领域。

碲化镉发电玻璃：挂在墙上的油田

随着太阳能发电等新兴技术的不断成熟与进步，如何将其与大面积的玻璃立面、门窗相结合，使建筑玻璃也能够产能发电，实现建筑光伏一体化成为了国内外科研机构、高校以及企业研究与产品开发的热点。其中，利用碲化镉薄膜太阳能电池技术与玻璃结合制成的“发电玻璃”最具竞争力和发展潜力，且已在国内外多个建筑项目得到应用，在降低建筑能耗及成本、减少二氧化碳排放、缓解建筑电力需求等方面具有显著优势。有“挂在墙上的油田”之称的发电玻璃，不仅拓展了偏远乡村的用电方式，也为城市的用电带来革新。

来源：《大国基石》纪录片

凯盛科技集团股份有限公司研发的大面积碲化镉发电玻璃，作为厂房外墙铺设而成，既保护了外墙又为工厂带来源源不断的城市绿电，一丁点光照刺激，就能激发这些电子的运动活力，形成稳定电流，在弱光条件下同样拥有超高的能量转化率。一块发电玻璃1.92平方米年，发电300千瓦时左右，十块这样的玻璃就能满足一个家庭全年的用电需求。

氮化硅陶瓷球：小小球体蕴含的巨大能量

轴承作为航空发动机、精密机床、高速列车等重大设备的关键基础部件，其性能的优劣直接影响和决定高端装备的精度、寿命、极限转速、承载能力、耐温能力、稳定性、可靠性和动态性能等关键指标。随着高端设备技术的发展，轴承使用环境越来越多样化，当前主流轴承钢种已不能满足发展现状。陶瓷球轴承具有高硬度、高强度、高温耐性、低热膨胀系数、低摩擦系数等优良性能，在高端设备领域中得以应用。近年来，随着材料研究深入、市场需求升级，氮化硅陶瓷球在驱动电机行业得到了广泛应用，此外，它还突破了我国高端装备制造关键配件发展的瓶颈，被广泛应用于风电轴承、新能源汽车等民生领域。

来源：《大国基石》纪录片

中材高新氮化物陶瓷有限公司研发的氮化硅陶瓷球具有更轻、更强的特性，使其作为钢球的替代品，硬度仅次于金刚石，被广泛应用在轴承中，而被陶瓷球升级改造的轴承可轻松达到每分钟60万转的高转速，比使用传统钢球轴承的转速足足高出2倍。2024年，中国建材集团生产轴承专用陶瓷球超过1.5亿颗，随着汽车、机械制造和新能源产业的蓬勃发展，陶瓷轴承球的市场需求仍在持续增长。

结语

发展新材料是中国从制造大国转变为制造强国的必然要求，是中国摆脱关键材料与技术“卡脖子”困境的根本性举措。除了上文中提到的石英玻璃、玻璃纤维、碳纤维、碲化镉发电玻璃、氮化硅陶瓷球材料之外，固态电池的电解质、量子芯片的衬底、第三代半导体的外延层等一系列材料正在重塑全球产业链的材料坐标系——掌握这些的国家，将在新能源、人工智能、空天科技的赛道上定义规则。

参考来源：

中央广播电视台.《大国基石》《为国建材》

中国建材杂志、国资小新、央视一套

吴巍.石英玻璃：关键技术领域的核心原材料

苏永妮.焠火而生的力神——玻璃纤维

张娜.碳纤维及其树脂基复合材料成型工艺与应用研究进展

秦子川.国内外碲化镉发电玻璃产业发展现状分析

中国粉体网.石英玻璃，“闪耀太空”

中国粉体网.打入氮化硅陶瓷球轴承的“高端局”，你可能只差这一步！

（中国粉体网编辑整理/初末）

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