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?jié)摿Φ目萍歼M(jìn)展和動(dòng)態(tài)，踐行“宜業(yè)尚品、造福人類”的建材行業(yè)發(fā)展目標(biāo)，中國建筑材料聯(lián)合會開展了“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日期間公開報(bào)道的原創(chuàng)新聞為征集范圍，新聞內(nèi)容為報(bào)道全球建筑材料和無機(jī)非金屬材料在基礎(chǔ)理論研究、新材料、新工藝、新技術(shù)、節(jié)能減排、綠色低碳、重大工程應(yīng)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(xiàng)目進(jìn)展。經(jīng)過前期多渠道廣泛征集、行業(yè)專家的初步篩選以及網(wǎng)絡(luò)公開投票，現(xiàn)公布評選活動(dòng)最終結(jié)果。

1. 英國啟動(dòng)零碳排放水泥工業(yè)規(guī)模性試驗(yàn)項(xiàng)目

2月10日，據(jù)International Cement Review報(bào)道，英國零碳排放水泥項(xiàng)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(guī)模性試驗(yàn)項(xiàng)目。該項(xiàng)目對劍橋電氣水泥（Cambridge Electric Cement）的生產(chǎn)技術(shù)和商業(yè)應(yīng)用方面展開研究，發(fā)明了一種利用回收廢鋼的電弧爐將建筑拆除廢料轉(zhuǎn)化為水泥的工藝，并生產(chǎn)出20噸零碳排放水泥。該項(xiàng)目旨在證明混凝土可以回收利用，經(jīng)過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(yīng)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)過程中的大量廢渣排放，還節(jié)約了水泥生產(chǎn)所需的原材料。

圖片來源: Materials Processing Institute

2. 南開大學(xué)提出一種基于電化學(xué)的石灰石轉(zhuǎn)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(bào)道了南開大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)提出的一種基于電化學(xué)的石灰石（CaCO？）轉(zhuǎn)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(yīng)中析氧過程產(chǎn)生的氫離子（H？）與CaCO3反應(yīng)生成鈣離子（Ca2？）及二氧化碳，Ca2？與體系中生成的氫氧根（OH-）結(jié)合形成Ca(OH)？，可直接用于水泥生產(chǎn)；其次，通過切換施加電壓，將體系中生成的二氧化碳原位轉(zhuǎn)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(yīng)產(chǎn)物可以通過調(diào)換催化劑實(shí)現(xiàn)調(diào)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(zhuǎn)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)，以此來滿足水泥行業(yè)脫碳的現(xiàn)實(shí)需求。

圖片來源：iScience

3. 西班牙Pamesa集團(tuán)和美國eCombustible公司合作推出首款用于陶瓷生產(chǎn)的商業(yè)化無碳?xì)浠剂?/span>

6月15日，西班牙陶瓷集團(tuán)Pamesa宣布，他們與美國eCombustible公司合作開發(fā)了一種可用于商業(yè)化工業(yè)生產(chǎn)的無碳?xì)浠剂稀＿@種新的無碳燃料，所使用的方法與綠氫非常相似，通過改進(jìn)的電解工藝生成，用電磁脈沖轉(zhuǎn)化氫以產(chǎn)生高效燃料。此類燃料100% 無碳，價(jià)格比天然氣更具競爭力。

圖片來源：eCombustible官網(wǎng)

4. 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(jù)MIT Technology Review報(bào)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(tuán)隊(duì)用電解器代替最耗能的窯爐，在常溫下通過各種豐富的含鈣原材料來制造水泥，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(yù)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(qiáng)度、坍落度和耐久性。這種工藝相對于傳統(tǒng)的水泥制造方法顯著降低了碳排放，是第一個(gè)既消除石灰石排放，又消除高溫燃燒過程中化石燃料排放的水泥生產(chǎn)工藝。

圖片來源：MIT Technology Review

5. 世界首次以氨為燃料的玻璃生產(chǎn)示范試驗(yàn)在日本完成

6月27日，AGC公司宣布，世界范圍內(nèi)首次成功在實(shí)際運(yùn)行的玻璃窯爐中進(jìn)行了以氨為燃料的生產(chǎn)示范試驗(yàn)。在為期兩天的示范試驗(yàn)中，與使用重油作為燃料的傳統(tǒng)燃燒工藝以及所生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行了系統(tǒng)比較，驗(yàn)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(jié)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(biāo)準(zhǔn)值。

圖片來源：AGC官網(wǎng)

6. 美國研究人員開發(fā)出一種低碳高抗裂的新型玻璃

7月3日，據(jù)TechXplore報(bào)道，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)研究人員開發(fā)了一種名為LionGlass 的新型玻璃，不僅更環(huán)保，而且比傳統(tǒng)玻璃更堅(jiān)固。與標(biāo)準(zhǔn)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，也不會開裂，而標(biāo)準(zhǔn)鈉鈣玻璃在約0.1千克荷載下就會產(chǎn)生裂紋。LionGlass 強(qiáng)度的提高意味著用它制造的產(chǎn)品可以更輕。由于 LionGlass 的抗破壞性遠(yuǎn)強(qiáng)于現(xiàn)有玻璃，因此它的厚度可以大大減少。

圖片來源：TechXplore

7. 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(xù)推進(jìn)摩爾定律，促成以數(shù)據(jù)為中心的應(yīng)用。隨著對更強(qiáng)大算力的需求增長，以及半導(dǎo)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(gòu)時(shí)代，提升信號傳輸速度、功率傳輸、設(shè)計(jì)規(guī)則和封裝基板穩(wěn)定度至關(guān)重要。與當(dāng)前使用的有機(jī)基板相比，玻璃基板具有卓越的機(jī)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(fù)合體（稱為“系統(tǒng)級封裝”）。芯片架構(gòu)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(xiàn)性能和密度的提升。

圖片來源：英特爾官網(wǎng)

8. 美國開發(fā)出3D打印光固化樹脂基透明石英玻璃

10月4日，Science Advances報(bào)道了透明石英玻璃微結(jié)構(gòu)的低溫3D打印技術(shù)。美國佐治亞理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)在溫和條件下，利用可光固化的聚二甲基硅氧烷樹脂制造出透明度高、表面光滑的微米級玻璃，可與商用熔融石英玻璃相媲美。該樹脂可 3D 打印成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，并在臭氧環(huán)境中通過深紫外（DUV）照射轉(zhuǎn)化為石英玻璃，獨(dú)特的 DUV-臭氧轉(zhuǎn)化工藝具有低溫（約220℃）且快速（<5小時(shí)）的特點(diǎn)。這為通過光化學(xué)在石英玻璃中創(chuàng)建任意結(jié)構(gòu)，以及進(jìn)一步開發(fā)玻璃加工技術(shù)提供更多可能性。

圖片來源：Science Advances

9. 中國科學(xué)院物理研究所發(fā)現(xiàn)一種新型粘彈性無機(jī)玻璃

10月10日，Nature Energy報(bào)道了中國科學(xué)院物理研究所發(fā)現(xiàn)的一種新型粘彈性無機(jī)玻璃（VIGLAS），其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）遠(yuǎn)低于室溫（Tg Li = -16.8℃和Tg Na = -25.5℃）。VIGLAS通過在四氯合鋁酸鹽（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(zhuǎn)變成有彈性的粘彈性玻璃，還顯著提高了離子導(dǎo)電率，達(dá)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(wěn)定性，能夠承受高電壓充電條件，且其類似聚合物的粘彈性使其能夠在無壓力的運(yùn)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(bǔ)了傳統(tǒng)無機(jī)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，是一類在能源存儲等領(lǐng)域具有極高潛力的新型材料。

圖片來源：Nature Energy

10. 全球首條衛(wèi)生陶瓷電隧道窯在樂家奧地利工廠成功投產(chǎn)

11月28日，西班牙樂家集團(tuán)宣布，投資建造的全球第一條衛(wèi)生陶瓷電隧道窯在奧地利工廠成功投產(chǎn)。電隧道窯具有高效、去碳化和自動(dòng)化的特點(diǎn)，為依賴化石燃料的傳統(tǒng)能源生產(chǎn)方式提供了替代方案。樂家集團(tuán)奧地利工廠已經(jīng)開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)專利已經(jīng)在歐洲專利局注冊。新窯爐系統(tǒng)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(wèi)生陶瓷生產(chǎn)可以受益于這項(xiàng)新技術(shù)，結(jié)構(gòu)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(xiàng)新技術(shù)。