简介
1990年,在北京大学物理系已任教30多年的唐健正作为访问学者来到澳大利亚悉尼大学,开始与该校时任应用物理系主任的R.E.Collins教授联合研究平板真空玻璃。经过3年的努力,1993年,世界上首块1米×1米的平板真空玻璃样品问世。但发明人虽是唐健正与R.E.Collins两人,专利权却属于悉尼大学。1996年,悉尼大学把专利转让给日本板硝子玻璃公司,日本人在次年即开始批量生产真空玻璃。
真空玻璃是新型玻璃深加工产品,是我国玻璃工业中为数不多的具有自主知识产权的前沿产品,它的研发推广符合我国鼓励自主创新的政策,也符合国家大力提倡的节能政策,在节能、隔音方面有很大的作用,具有良好的发展潜力和前景。
传热机理
机理
由于结构不同,真空玻璃与中空玻璃的传热机理也有所不同。图2为简化的传热示意图,真空玻璃中心部位传热由辐射传热和支撑物传热构成,其中忽略了残余气体传热。而中空玻璃则由气体传热(包括传导和对流)和辐射传热构成。
由此可见,要减小因温差引起的传热,真空玻璃和中空玻璃都要减小辐射传热,有效的方法是采用镀有低辐射膜的玻璃(LOW-E玻璃),在兼顾其它光学性能要求的条件下,其发射率(也称辐射率)越低越好。
二者的不同点是真空玻璃还要尽可能减小点阵支撑物的传热,新立基公司根据自有专利采用直径0.5mm的开口环形(或称C型)支撑物,点阵间距25mm,其热导约为0.5Wm-2k-1。中空玻璃则要尽可能减小气体传热。为了减小气体传热并兼顾隔声性及厚度等因素,中空玻璃的空气层厚度一般为9-24mm,以12mm居多。要减少气体传热,还可用大分子量的气体(如惰性气体:氩、氪、氙)来代替空气,但即使如此,气体传热仍占据主导地位。
优点
对比可知,真空玻璃的K值比中空玻璃低得多,而且还兼有下列优点:由于热阻高,防结露结霜性能更好。由于间隔是真空,因而具有下列优点:隔声性能好,特别是低频段隔声性能优于同样厚度玻璃构成的中空玻璃,不存在中空玻璃存在的内结雾结露问题,不存在中空玻璃水平放置时气体热导变化问题,不存在中空玻璃运到高原低气压地区的胀裂问题。
由于两片玻璃形成刚性连结,抗风压强度高于同等厚度玻璃构成的中空玻璃。比如,4mm玻璃构成的真空玻璃,抗风压强度高于8mm厚玻璃,是两片4mm 玻璃构成的中空玻璃的一倍半以上。由于是全玻璃材料密封,内部又加有吸气剂,所用的Low-E膜是“硬膜”,不是易氧化变质变色的离线“软膜”,只要制造工艺和设备先进,真空玻璃使用寿命远比用有机材料密封的中空玻璃长得多。
厚度比中空玻璃薄一倍以上,不仅可节省窗框材料,而且可以当成一片玻璃配合其它玻璃深加工技术组合成夹层真空、“真空+中空”、“自洁真空”等具有各种性能的“组合真空玻璃”。这种与其它深加工技术的兼容性,不仅可促进其它技术的发展,同时也正好可弥补真空玻璃的不足之处。例如还不能制造钢化真空玻璃,但可利用组合技术来解决安全性问题。因此,真空玻璃的特点使其具有综合性能优势。
隔音机理
真空玻璃和中空玻璃在结构和制作上完全不相同,中空玻璃只是简单的把两片玻璃粘合在一起,中间夹有空气层,而真空玻璃是在两片玻璃中间夹入胶片支撑,在高温真空环境下使两片玻璃完全融合,并且两片玻璃中间是真空的,真空状态下声音是无法传导的,当然由于真空玻璃的支撑成了声桥,所以真空度不可能达到百分百真空,但这些支撑只占玻璃的千分之一,这些只是微小的声桥就可以忽略不计
应用
真空玻璃具有优异的隔热、隔声性能,广泛应用于建筑物和人们的生产生活,是一种新型的建筑节能玻璃。本文介绍了钢化、合金、非金属、吸附类、非金属类填充型支撑柱及真空玻璃边缘激光、含密封帽式、金属氧化物封接料等封接技术的发展,综述了国内外真空玻璃的制备工艺和研究进展。针对支撑柱耐久性差、易脱落、导热性较强及玻璃封接过程中密封性差等问题,阐述分析支撑柱截面形状和其固定装置与支撑柱性能间的关系,通过不同材料的焊料封接和封接过程中发明的保护措施,改善和提高了真空玻璃的传热、耐久等问题,促进了真空玻璃在节能环保领域的发展。



















