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        一种无焊接剂和抽气嘴的新型真空玻璃

        来源真空技术网www.ismp.tw投稿作者金弼

        建筑物和汽车的玻璃窗的隔热是一项关系到节能环保的重要课题目前广泛采用多种节能玻璃作为窗体透光部分它们是热反射玻璃LOW-E玻璃中空玻璃真空玻璃以及其复合产品真空玻璃的隔热原理如同保温瓶两者都设有真空空间而在真空空间里热量是不能以热传导和热对流模式通过的只能以辐射模式通过所以真空玻璃的隔热节能效果?#23545;?#20248;于普通玻璃也普遍优于上述其它节能玻璃

        然而传统真空玻璃的普及率非常低?#23545;?#19981;及热反射玻璃低辐射玻璃中空玻璃原因在于其结构复杂导致生产成本居高不下产品可靠性和适应性差等诸多问题一种结构上大大简化了的新型真空玻璃也就是无焊接剂无抽气嘴的真空玻璃?#22411;?#35299;决传统真空玻璃的上述问题下面从结构入手对比和分析两种真空玻璃

        如图1所示传统真空玻璃由以下四部分材料构成间隔约0.3毫米的上下两片平板玻璃该两片玻璃中间布置的支撑柱在该两片玻璃四周边熔接的低熔点玻璃其中一片玻璃上熔接的抽气嘴(?#27493;?#25277;空管贯通孔)真空空间是由两片间隔相对的平板玻璃以及密封其四周边的低熔点玻璃构成支撑柱的作用是抵住外界大气压对玻璃向内的压力以防两片玻璃弯曲变形而相互接触抽气嘴是用以抽出两片玻璃之间的空气达到真空后该嘴熔接密封

        传统真空玻璃结构

        图1 传统真空玻璃结构

        如图2所示新型真空玻璃仅仅由两片平板玻璃构成没有任何焊接剂没有抽气嘴也没?#22411;?#32622;的支撑柱新型真空玻璃的真空空间不是用多种材料围起来的而是在玻璃上“挖出来”的即在一片玻璃的周边以外的区域“挖出来”一些凹槽然后两片玻璃在真空?#22411;?#36807;化学键合形成一体这样处于内部的凹槽就变成了真空空间

        新型真空玻璃结构

        图2 新型真空玻璃结构

        从以上对比看出传统真空玻璃是四种不同材料粘接和叠加在一起构成的而新型真空玻璃是单一的平板玻璃通过“挖凹槽”和化学键合构成的无论材料数量还是几何结构后者比前者简单很多下面进一步分析一下这种结构上的差异导致的不同结果

        首先传统真空玻璃的生产至少要完成以下工序支撑柱的布置四周边的熔接抽气嘴的熔接抽真空及封口每一道工序?#21450;?#21547;着比较复杂的流程工序间的节拍差异较大难以实现传送中的自动化生产这些最终导致生产成本居高不下新型真空玻璃的生产只需要两道工序上玻璃上凹槽加工上下玻璃在真空中键合其中凹槽的加工可以借鉴目前在显示器领域里广泛采用的氢氟酸蚀刻线容易做到流水线自动生产上下玻璃热压键合可借鉴真空镀膜线也容易做到流水线自动生产由于工序少并且容?#36164;?#29616;自动化生产?#22411;?#26174;著降低生产成本

        其次传统真空玻璃的生产工艺中的熔接可能给产品可靠性带来诸多隐患比如在高温熔接过程中低熔点玻璃焊料被熔化成液态而平板玻璃保持固体状态由于两种材料的物理性质和化学成份的差异熔接处留下很大应力这是安装和使用中导致破损的重要因素抽气嘴的存在是另一种破损的重要隐患

        在新型真空玻璃中密封中不采用熔接而采用化学键合也就是通过真空中的热压把上下两片玻璃表面的原子相互键合使两片玻璃变成一片玻璃不仅留下的应力相对很小而且消除了碍事的抽气嘴外形上比较接近同样厚度的单片玻璃大大降低了安装要求

        生产新型真空玻璃需要解决两大技术问题一个是凹槽的加工技术另一个是化学键合技术下面简要地探讨一下这两个技术凹槽的深度是0.1毫米至0.3毫米而玻璃的常用厚度是6毫米此时凹槽的深度仅为玻璃厚度的1/60到1/20对玻璃强度的影响不大凹槽的形状可以是很多样凹槽的加工采用湿法刻蚀及技术比如氢氟酸蚀刻技术这种技术在显示器领域已经比较成熟具体地说采用丝网印刷等方式在上玻璃上形成耐酸油墨?#21450;?#32463;烘干坚膜后形成牢固的抗蚀剂层接着上氢氟酸蚀刻线腐蚀几十?#31181;?#39640;级的蚀刻线是密闭通道内喷淋的流水自动化生产线效率很高化学键合玻璃是关键的新型技术其工艺包含很多技术诀窍总的来说要创造条件使上下玻璃表面的原子相互充分键合而这种键合?#25269;?#26159;上下玻璃表面的化学?#20174;?#20063;就是一种固体对固体的特殊化学?#20174;?#21407;则上?#29627;?#19978;下玻璃表面的所有原子都彼此键合了那么两片玻璃的界面将消失变成一块完整的玻璃?#29575;?#19978;很难做到这种境界但在一些条件下可以做到接近这种境界本发明者在一些实验条件下做到了这样一种状态两块键合的玻璃可以像一片玻璃那样轻松地用金刚石玻璃刀切断端面上基本无法用裸眼观察到两玻璃的界面如同其它类型的化学?#20174;?#28201;度是一个重要条件除此之外玻璃表面粗糙度表面清洁度和施加的压力显得特别重要这是固体对固体的?#20174;?#29305;殊情况所决定的我们知道A物质和B物质形成化学键必须要两种物质的原子相互靠近到非常近的距离也就是零点几个纳米的距离比如熔融的焊锡液体对金属铜固体之间的焊接?#20174;?#20013;液体完全浸润固体表面相互靠近的距离是不成问题但对两个固体物质相互靠近就很成问题由于固体的刚性很难实现表面的大量原子同时接近到零点几个纳米的距离在没有显著的塑性变形的情况下仅有极少比例的表面原子接近到纳米距离不足以形成稳固的化学结合我们设想一下下列情形两个固体物质的表面接近完美的几何平面所有的表面原子都排列在同一个平面上并且其表面没有吸附任何气体分子当它们平行地相互靠近时可以同时接近到纳米距离只要温度条件满足就可以形成强大的化学键由此看出当玻璃非常平整表面粗糙度非常低表面没有吸附外来分子那么其情形和上面的设想接近为大量的表面原子的相互键合创造了条件?#29575;?#19978;新?#26159;?#24178;净的浮法玻璃在某些工艺条件下就接近这种情形这是因为在熔融的锡液上形成的浮法玻璃具有先天性的无与伦比的平整表面施加压力可以改善表面平整度有利于键合条件

        以上是中国发明专利ZL201510747079.9相关的新型真空玻璃的介绍发明人热情欢迎企业和研究机构的专家共同研究和开发

        发明人金弼手机13823380525邮箱[email protected]

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        http://www.ismp.tw/application/vacuum-glass/107159.html

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