為了以全球視野謀劃和推動建材行業(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展和動態(tài)，踐行“宜業(yè)尚品、造福人類”的建材行業(yè)發(fā)展目標，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。以世界各國媒體、企業(yè)或組織在2023年1月1日~12月31日期間公開報道的原創(chuàng)新聞為征集范圍，新聞內(nèi)容為報道全球建筑材料和無機非金屬材料在基礎理論研究、新材料、新工藝、新技術、節(jié)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)絡公開投票，現(xiàn)公布評選活動最終結果。

1. 英國啟動零碳排放水泥工業(yè)規(guī)模性試驗項目

2月10日，據(jù)International Cement Review報道，英國零碳排放水泥項目（Cement 2 Zero）正式啟動，這是全球首個零碳排放水泥的工業(yè)規(guī)模性試驗項目。該項目對劍橋電氣水泥（Cambridge Electric Cement）的生產(chǎn)技術和商業(yè)應用方面展開研究，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. 南開大學提出一種基于電化學的石灰石轉(zhuǎn)化生產(chǎn)消石灰和有價值碳質(zhì)產(chǎn)物的方法

2月17日，iScience報道了南開大學研究團隊提出的一種基于電化學的石灰石（CaCO？）轉(zhuǎn)化生產(chǎn)消石灰（Ca(OH)？）和有價值碳質(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)物可以通過調(diào)換催化劑實現(xiàn)調(diào)控。該方法基于電化學法進行水泥生產(chǎn)，不排放二氧化碳，而是將石灰石中的碳元素轉(zhuǎn)化成有價值的碳質(zhì)產(chǎn)物，可以用作燃料和化學品生產(chǎn)，以此來滿足水泥行業(yè)脫碳的現(xiàn)實需求。

圖片來源：iScience

3. 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公司合作開發(fā)了一種可用于商業(yè)化工業(yè)生產(chǎn)的無碳氫基燃料。這種新的無碳燃料，所使用的方法與綠氫非常相似，通過改進的電解工藝生成，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報道，美國麻省理工學院材料學教授和加拿大化學家聯(lián)合創(chuàng)立的Sublime Systems公司，研究出一種利用電化學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)預處理或粉碎就放入水中，然后通上電進行電解，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(tǒng)的水泥制造方法顯著降低了碳排放，是第一個既消除石灰石排放，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)首次成功在實際運行的玻璃窯爐中進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(tǒng)燃燒工藝以及所生產(chǎn)的產(chǎn)品進行了系統(tǒng)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，廢氣中所含NO？濃度低于環(huán)境標準值。

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報道，美國賓夕法尼亞州立大學研究人員開發(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，也不會開裂，而標準鈉鈣玻璃在約0.1千克荷載下就會產(chǎn)生裂紋。LionGlass 強度的提高意味著用它制造的產(chǎn)品可以更輕。由于 LionGlass 的抗破壞性遠強于現(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)推進摩爾定律，促成以數(shù)據(jù)為中心的應用。隨著對更強大算力的需求增長，以及半導體業(yè)進入在一個封裝中使用多個“小芯片”（chiplets）的異質(zhì)架構時代，提升信號傳輸速度、功率傳輸、設計規(guī)則和封裝基板穩(wěn)定度至關重要。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（稱為“系統(tǒng)級封裝”）。芯片架構師將能夠在一個封裝上以更小的面積封裝更多芯片塊（也稱為小芯片），同時以更大的靈活性和更低的總體成本和功耗實現(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報道了透明石英玻璃微結構的低溫3D打印技術。美國佐治亞理工學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 打印成復雜的結構，并在臭氧環(huán)境中通過深紫外（DUV）照射轉(zhuǎn)化為石英玻璃，獨特的 DUV-臭氧轉(zhuǎn)化工藝具有低溫（約220℃）且快速（<5小時）的特點。這為通過光化學在石英玻璃中創(chuàng)建任意結構，以及進一步開發(fā)玻璃加工技術提供更多可能性。

圖片來源：Science Advances

9. 中國科學院物理研究所發(fā)現(xiàn)一種新型粘彈性無機玻璃

10月10日，Nature Energy報道了中國科學院物理研究所發(fā)現(xiàn)的一種新型粘彈性無機玻璃（VIGLAS），其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）遠低于室溫（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(tǒng)無機陶瓷和聚合物電解質(zhì)在柔韌性和力學性能方面的不足，是一類在能源存儲等領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、去碳化和自動化的特點，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，電隧道窯的創(chuàng)新技術專利已經(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)可以受益于這項新技術，結構陶瓷、先進陶瓷、日用瓷等其他陶瓷行業(yè)也可以受益于這項新技術。