我国禁止出口一块玻璃,西方就急眼了?会毁了他们的高能战略激光

你见过世上最贵的玻璃吗?这种玻璃不像普通玻璃无色透明,而是透着紫红颜色,叫做钕玻璃。

钕玻璃的贵,不在于价格喊得多高,而是再高的价也无法买到。

因为钕玻璃只在我国有突破性进展,并被列入禁出口名单,国外只能看着干瞪眼,有钱也买不到。

一块小小的玻璃,为何会让这么多国家为难,我国又为何要进行保护呢?

最贵的玻璃

顾名思义,钕玻璃就是含有钕离子的玻璃,它的表面积不大,小小一块,还抵不过一块汽车的挡风玻璃,但论起身价,将整辆汽车都算在内,也比之不过。

钕玻璃之所以价格如此高,一是因为作用大,它被称为激光的“心脏”,可以在“泵浦光”的激发下产生激光,或者将发射出的激光能量放大。

要将普通激光威力放大到“小太阳”级别,就离不开它。

二是稀缺,钕玻璃是目前人类所知的材料中,唯一能输出最大能量的激光工作介质,目前还没有任何替代品。

借着这两点优势,钕玻璃迅速在成为了各大领域的宠儿。

在激光惯性约束聚变中,激光钕玻璃是其中重要的装置材料。

在通信领域,激光钕玻璃可以放大激光信号;在军事领域,可以加大激光武器的威力,在金属加工领域,可用于焊接、切割雕刻等金属加工......

可见,有了对激光的放大作用,在许多能用到激光的地方,钕玻璃都有着重要地位。

我国并不是一直掌握着激光钕玻璃技术,实际上,在很长一段时间内,这项技术都被西方国家控制,我国处于被封锁状态。

为了打破封锁,中国科学院上海光学精密机械研究所砥砺前行,逐一击破钕玻璃连续熔炼、精密退火、包边、检测四大难关,终于自主大批量生产钕玻璃,打破垄断,反超西方国家。

如今,上海光机所建成年产1200片高性能大尺寸钕玻璃的制造线,产生的直接销售额为3.76亿,这是许多国家望尘莫及的。

在取得一项项突破以后,中国科学院上海光学精密机械研究所,也成为全世界唯一一家掌握激光钕玻璃远见全流程生产技术的机构。

这样的辉煌,如今看来只是轻描淡写,但真正从追赶到超越的过程,却有太多的艰辛。

研发之难

钕玻璃的研发之难,在于其太过于活跃,在坩埚中熔断的时候,很容易与其它物质发生反应,为此,熔炼时必须耐侵蚀,杂质少的坩埚。

对周围环境要求也极高,倘若温度低了,容易出现裂纹,湿度大了,容易导致其发霉。

有时候光是用手摸一下,也会因为手带来的温度,导致玻璃内部应力发生变化。

这样活跃的玻璃,当然不太容易伺候。

可当时技术都被垄断,整个中国,也只有中科院上海光机所掌握钕玻璃单片熔炼技术,想要在此基础上,突破到连续熔炼,就得一点点摸着石头过河。

想要一口杂质少的坩埚,就成了第一个拦路虎,研发团队与国内各单位合作,耗时5年,才总算有了一口满意的坩埚。

坩埚有了,到了下一个难点,熔炼后的成型。

大尺寸的钕玻璃成型,需要像摊大饼一样,慢慢将其摊成810×500×55mm的坯片规格。

听起来简单,实际操作时,由于钕玻璃的流量小,黏度大等因素,并不容易摊开,更别说摊到满足规格要求。

为解决这一问题,不仅年轻的科研人员日复一日学“摊大饼”,就连已经退休的老科学家,也重新回到岗位上,一起研究琢磨。

老少齐上阵,终于在3年的苦熬后,突破了这一难关。

钕玻璃成型后,温度还在600℃-700℃之间,需要对其降温。

降温当然不是一盆冷水就搞定,对于这些娇贵的玻璃,只能等着它们慢慢冷却。

为此,研究人员专门为它准备了用于冷却的隧道窑子,钕玻璃至少要在窑里放上一星期,才能冷却到60℃-70℃。

开始的时候,往往是放着放着,钕玻璃就在窑里裂了,研究团队不懂,请教专家,谁知专家来看了一趟,摇摇头就走了。

专家靠不住,还得自己琢磨,研究团队用半年时间不断更改方案,最终更改了隧道窑结构,总算解决了冷却阶段炸裂问题。

以上这些都不算什么,真正难的,是钕玻璃的包边。包边的要求,必须严丝合缝黏合在一起,并且要保证吸收杂散光。

在这个过程中,光是包边胶,就有着严苛的要求,为了得到合格的包边胶,研发团队再次进入旷日持久的研发中,历经两年,总算是研发出满意的包边胶。

完成这些,成品总算出炉,这些成品必须符合高光学质量,低应力、无夹杂物的要求,只有过了最终的考验,才能投入使用。

研发者

整个激光钕玻璃的研发,不能归功于某一个人,应是整个团队的功劳。

从上海光机所开始激光钕玻璃的研发开始,到最终取得突破,一共经历了53年的时间,这53年里,研发者换了3代。

研发项目的两位主负责人——干福熹和姜中宏院士,在退休后,将自己这份事业传给了得意门生,一位名叫胡丽丽的女科学家。

胡丽丽在浙江大学读的材料学本科和硕士,毕业后报考上海光机所博士,在这里遇到两位导师,与激光钕玻璃结下不解之缘。

接手导师的研发任务后,胡丽丽带领团队日复一日进行钻研。

由于是连续熔断,机器一旦打开后,就会不间断地运作几个月,要求研发人员必须不停地守候着。

这也使得研发人员,连续7年都没能回家过过一次年。

在此期间,胡丽丽养成了习惯,每天都必须到熔炼车间看一眼,就算出差到很晚,这个程序也必不可少。

在这种常常熬夜,每天顶着巨大研发压力的工作中,胡丽丽的白发,也清晰可见地冒了出来。

同事曾这样评价,“因为她太拼了,以至于常常忘记她是个女的”。

作为为数不多,荣登上海科学技术奖榜单的女科学家,胡丽丽表示:

“女性要做出成就,付出的努力可能更多些,但要干一番事业,不管男女都是要付出的,无需刻意打上性别标签。”

谈起所取得的成功时,胡丽丽表示,钕玻璃的每一个细节都很重要,项目能成功,离不开团队每一个人的努力。

谈起失败,胡丽丽坦言,失败是常态,关键是要有信心,不怕失败,从中吸取教训,齐心协力就能攻克难关。

在中国科研史上,像胡丽丽这样的科学家有很多,无论男女,他们为国家,为人民做着贡献,应该被人们牢记于心。

参考资料:

[1] 《打造“钕玻璃”的女科学家》新民周刊:(记者|陈冰)

[2] 《被列入最新禁止/限制出口目录的激光技术》华中科技大学激光加工国家工程研究中心2023-01-30