想象一下，在烏云密布、沒有光亮的夜晚，我們該如何看清道路、分辨物體？在中國建筑材料科學研究總院有限公司（以下簡稱中國建材總院）就有這樣一種材料——防光暈玻璃，憑借它，人們可以在伸手不見五指的暗室中清晰看見屋子里的環境與物體。
防光暈玻璃中間部分透明，邊緣呈黑色，俗稱“牛眼窗”，是微光夜視儀光學輸入窗口的主要材料。它的性能對微光夜視器件的光電轉化量子效率、成像品質、工作壽命等具有十分重要的影響。
近日，中國建材總院多年研發攻關的“防光暈玻璃系列產品”入選工業和信息化部第八批制造業單項冠軍產品名單。中國建材總院北京分公司總經理賈金升告訴科技日報記者：“防光暈玻璃團隊不斷突破，推動了我國微光夜視及相關微弱信號探測技術發展?！?/span>
攻克難題改善成像水平
日前，記者來到中國建材總院防光暈玻璃生產線現場。只見工人們正在機器設備的幫助下，井然有序地對防光暈玻璃進行打磨、拋光、檢驗等工作。
防光暈玻璃面積不大，直徑在25毫米至90毫米之間，做起來卻很難。中國建材總院北京分公司研發中心副主任劉輝告訴記者，這片小小的玻璃，歷經了20多年的研發歷程，其間取得的一項重要成果就是玻璃黑化技術。
“20世紀90年代，微光夜視器件主要光學輸入窗口材料從透光率較低的光纖面板材料向高透光率的玻璃材料發展。但高透光率的玻璃材料伴有難以消除的雜散光問題?！眲⑤x介紹，窗口材料的“臺階”式結構加劇了雜散光難題的復雜性，嚴重影響了整體成像質量，而玻璃黑化技術則能有效解決雜散光難題。
防光暈玻璃有透明中心區域和黑色外部區域兩個明顯分區。為消除雜散光，一開始，項目團隊最先想到的是“分再合”的做法。他們借鑒較成熟的特種光纖拉制技術，將透明玻璃和黑玻璃分別做成玻璃棒和玻璃管，再在高溫下進行熔合。但實驗一段時間后，團隊發現玻璃的消雜光等能力明顯不足。對此，團隊調整研發思路，從“合再分”的角度出發重新進行設計研發，即在一塊玻璃上，讓不同區域呈現不同顏色，從而具備相應功能。
劉輝介紹，項目團隊按照“合再分”的思路，對玻璃配方、熔制成型、二次處理等方面進行了系統研究，最終用100多天發明了玻璃黑化技術?！安ＡШ诨夹g好比對整塊玻璃實施黑白轉變‘魔法’，通過調整玻璃的微觀結構和相關工藝控制，最終形成外部分區為黑色，中心區域純凈透明的玻璃?！眲⑤x表示，玻璃黑化技術實現了同一玻璃基底上不同區域位置分別具備高透過率和高吸收率的性能特點。
此外，項目團隊還配套研發了玻璃熔制爐，通過反復試驗、尋找規律等方式確定了相關工藝參數，攻克了高黏度玻璃高品質均勻熔制成型等技術。
2003年，防光暈玻璃項目團隊成功交付第一批產品。與傳統的防光暈技術相比，玻璃黑化技術打造的防光暈玻璃具有更高的光電轉化量子效率和成像品質，為我國微光夜視器件的發展注入了新動力。
打通堵點提升生產質量
2012年，防光暈玻璃的市場需求快速增加。同時，用戶對防光暈玻璃的性能要求也大幅提高，但防光暈玻璃生產線的產能卻嚴重不足。造成這個問題的主要原因在于產線效率不穩定。
生產線的工藝技術不高，各工序的生產操作極不穩定，導致良品率較低。2014年，法國客戶訂購防光暈玻璃產品2000片。但檢測產品后大部分產品都出現了劃傷、崩邊現象，最終客戶只拿走了400件。
對此，項目團隊在總工藝師的帶領下“扎根”車間，攻克一道又一道工序的堵點、卡點，進行生產工藝革新和優化，千方百計把產品性能指標提上去。
以拋光問題為例。項目團隊在選材上嚴格把關，測試了市面上幾乎所有廠家的拋光粉，重新調配加工?！皰伖夥塾擦巳菀自斐蓲伖鈩潅浟擞謷伈粍?，我們就對拋光粉進行泡、煮、靜置等多項工藝流程?！眲⑤x說，團隊最后研發出一種水熱工藝，提高了拋光粉的分散性和均勻性，優化了拋光粉的硬度和顆粒度，解決了防光暈玻璃表面光潔度問題。
按照“精益求精”的工藝控制要求，項目團隊先后突破了異型光學元件精密加工、性能評價等系列關鍵核心技術。同時，團隊在生產過程中加大自動化、智能化生產技術和設備的投入，使防光暈玻璃產品性能大幅提升，產能滿足了用戶單位的需求。劉輝介紹：“2023年防光暈玻璃年產能達到50萬片，較2012年提升了70倍，并推動國內外客戶入司按AQL抽檢標準進行產品檢驗，產品合格率達到了99.98%以上，接近‘免檢’水平?！?/span>
2023年6月，中國光學工程學會組織對防光暈玻璃技術和產品進行了成果評價，專家組一致認為其技術成果難度大、創新性強，具有自主知識產權，核心技術自主可控，解決了關鍵材料“卡脖子”問題，整體技術達到國內領先、國際先進水平。
20多年來，中國建材總院防光暈玻璃團隊實現了防光暈玻璃在材料設計、關鍵技術和成套裝備等方面的突破和產業化。防光暈玻璃獲國家授權發明專利20余項，建筑材料科學技術獎科技進步二等獎、中國材料研究學會科技進步二等獎等多項科技獎勵。
“未來，防光暈玻璃在醫學診療、信息顯示、智能穿戴、紫外探測、高能物理等領域將發揮越來越重要的作用?！辟Z金升說，“我們將持續推動防光暈玻璃等玻璃功能材料的研發和產業化，用材料創造更美好世界。”
