真空玻璃理想的透明保温材料抛物面天线

真空玻璃-理想的透明保温材料

真空玻璃是最新出现的加工玻璃产品，目前正受到行家的关注。所谓真空玻璃是运用了保温瓶的原理，在两片平行放置的玻璃板之间形成一空间，对该空间抽真空，使其形成真空层。以此杜绝了气体的热传递，提高隔热效果。有关真空玻璃的最早文献是1913年发表的专利，在这篇专利中提出在两片玻璃板的真空间放置支撑物，支撑玻璃板使其承受大气的压力。其后，在此基础上又相继发表了许多专利、科研成果，但大多是对玻璃板的支撑方法。例如建议使用波形玻璃板以便形成若干分隔的真空部分、在两片玻璃板的真空间放置真空管、玻璃球作为支撑物进行支撑等方法。真空玻璃经过儿十年的研究开发，取得了根大进展。支撑物排列、封边，封口、抽真空等技术日趋成熟。特别是支撑物材料已从玻璃发展到合金，这对真空玻璃的制造相当有利。 　　80年代美国科罗拉多太阳能研究所曾立项研究真空玻璃，但无实质性突破，项目于1990年下马。同年北京大学物理系唐健正教授到澳大利亚悉尼大学与该校物理学院院长R.E.Collins教授合作，研究真空玻璃取得了突破性进展，他们合作申请了3项专利。由于保温瓶是圆形，其本身能承受大气压力的不平衡作用力，而平板玻璃在受到大气压力时会使两片平行的相邻的玻璃板向内靠拢，影响真空层。为了保证在外界大气压力下真空层的存在，在两片玻璃板之间要放置支撑物。支撑物的设计是制造真空玻璃的关键因素，它与玻璃板的接触面积过大时会增加热导率，同时影响玻璃的透明度，因此要尽量减少支撑物总体数量及单个支撑物的体积。但是支撑物与玻璃板的接触过小时，由于大气压的作用集中在玻璃板与支撑物接触的部位会形成集中载荷重，造成支撑物上方玻璃板外表面的拉应力增大，容易造成玻璃板破损。关于支撑物形状，目前报道最多的是圆柱状，此外，还有方状、椭圆形、线状、格子状等。制造支撑物的材料可以是不锈钢、碳化钨钢、铬钢、铝合金、镍、钼、钽、陶瓷等。由于玻璃板有厚薄差、波筋等，整个玻璃板不一定是平坦的，而支撑物的厚度是相同的，这样平行玻璃的间隙就会有比支撑物厚度大的部位。由于相邻支撑物限制了玻璃板的间距，这个部位的支撑物得不到玻璃板的充分的夹持，会离开规定位置，造成支撑物受力不均，降低真空玻璃寿命。解决上述问题的方法很多，其中最主要的方法是采用能够塑性变形的支撑物。这样玻璃板不仅在受到静态的外界压力时，通过部分支撑物的塑性变形，既能使所有的支撑物受到玻璃板充分的夹持，保持在规定位置上，又能使两片玻璃板保持规定的间隙。在受到动态冲击时，支撑物在保持玻璃板规定间距的同时随外力产生塑性变形，缓解玻璃板与支撑物接触点上发生的冲击力，降低了玻璃板破损的可能性。另外，可以在支撑物的至少一个端面涂有低熔点金属或焊接玻璃，通过加热处理使支撑物固定在玻璃板上，以确保其永久处于规定位置。也可以用细金属丝将支撑物相互连结，这洋没有受到夹持的支撑物受到被夹持支撑物的约束，仍然可以确保处于规定位置。采用线状或格子状支撑物时，也可以得到同样效果。真空玻璃的制造方法是将两片玻璃板(可以是浮法玻璃、夹丝玻璃、钢化玻璃、压延玻璃、喷砂玻璃、吸热玻璃、紫外线吸收玻璃、热反射玻璃等)洗净，在一片玻璃板上以10~25毫米的间隔放置高度为0.1~0.5毫米，直径为0.3~1.0毫米的圆柱状支撑物或宽度为0.4~0.6毫米的线状或格子状支撑物。然后再放上另一片玻璃板。将两片玻璃板的四周涂上焊接玻璃(也可以是低熔点金属、可挠性金属、有机粘接剂)，在450℃中加热15~60分钟，在去除玻璃故上附着的水分及有机物的同时由焊接玻璃将两片玻璃板的四周封边，形成一个整体。在适当位置开孔，用真空泵抽真空，使两片玻璃板间膛的真空压力达到0.001毫米汞柱，即形成真空玻璃。如此制成的真空玻璃，隔热效果是中空玻璃的一倍。该玻璃可用于公寓、饭店、医院及冰柜的观察窗等。日本板硝子玻璃公司最先引进该技术并于1996年在其京都工厂内建立真空玻璃生产线，当时的年产量为6万平方米，1998年4月产量提高到24万平方米，同年在茨城县建材中心投资20亿日元，建设年产24万平方米的真空玻璃工厂，使该公司真空玻璃的年产量接近50万平方米，销售额近100亿日元。真空玻璃的保温、隔热性能都优于中空玻璃，其热导率可降到每平方米凯尔文0.9瓦，渡大地降低了能耗，可以说真空玻璃是目前最理想的透明保温材料。除此之外，由于真空玻璃的间隙根小，整体厚度最小可做到6毫米左右，所以用于建筑物门窗时不需要改变目前的窗框材料尺寸，可以替换建筑物上现有的玻璃。

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吕晓明

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