真空玻璃內部良好的真空度是保證其性能的重要指標，如果真空度下降，其保溫、隔聲等性能將隨之變壞，因此如何獲得并保持良好真空度是制作真空玻璃的關鍵技術之一。本文主要論述了真空玻璃中使用吸氣劑來保持真空度的重要性，并介紹真空玻璃對吸氣劑的特殊要求，真空玻璃發(fā)明人研制出了包封吸氣劑及解封技術。通過長期對比測試，證明了放置有包封吸氣劑的真空玻璃，能長期保持真空壽命。

1、良好的真空度是保證真空玻璃優(yōu)良性能的關鍵

　　真空玻璃是一種新型節(jié)能玻璃，它基于保溫瓶原理，將兩片玻璃四周密封，其中一片或兩片玻璃采用Low-E 玻璃，中間抽真空，間隙為0.1~0.2 mm，其中置有規(guī)則排列的微小支撐物來承受每平米約10 噸的大氣壓力。由于內部抽真空，有效隔絕了氣體對流傳熱;Low-E 玻璃又極大降低了由溫差引起的輻射傳熱。因此，真空玻璃具有優(yōu)越的保溫及隔聲性能。真空玻璃的結構如圖1 所示。

　　從理論上講，真空玻璃中心部位傳熱由輻射傳熱、支撐物傳熱和殘余氣體傳熱三部分構成，可由(1)式表示：

　　上式中C 輻射為兩玻璃內表面間的輻射熱導，C 支撐物為支撐物熱導，C 氣為殘余氣體熱導。

圖1 真空玻璃的基本結構

2、真空玻璃放置吸氣劑的難度和現(xiàn)狀

　　2.1、真空玻璃放置吸氣劑的難度

　　任何真空器件，特別是高真空器件，即使封離真空度達到指標，由于材料放氣及滲漏等原因真空度還會下降，性能變差，直至壽命終結。要想延長壽命和保證器件性能，除在真空獲得時嚴格規(guī)范生產工藝外，還必需在器件內部放置吸氣劑。因此，真空玻璃也必須像其它電真空器件一樣放入吸氣劑。1987 年，美國科羅拉多太陽能研究所D. K. Benson 教授提出在真空玻璃內部放置吸氣劑;1989 年，悉尼大學R. E. collins 教授也在專利中提出把吸氣劑放入真空玻璃。由于當時材料性能等條件的限制，這些專利均無法實施。

　　1995 年，悉尼大學將真空玻璃專利使用權轉讓給日本板硝子(NSG)公司，并于1997 年投產。當時生產的真空玻璃沒有經過高溫排氣，也未放置吸氣劑。經過一段時間曝曬后，真空度下降，真空壽命失效。真空技術網(http://www.healwit.com.cn/)認為當時放置吸氣劑的難度主要是：在制作真空玻璃過程中要在大氣中加熱到400 ℃以上高溫來實現(xiàn)邊緣熔封，放入的吸氣劑因高溫氧化失效而失去吸氣能力。

　　2.2、真空玻璃內部使用吸氣劑現(xiàn)狀

　　2002 年，真空玻璃發(fā)明人唐健正教授在專利中提出在真空玻璃中放置包封吸氣劑，包封吸氣劑是指將吸氣劑(非蒸散型)放在金屬薄壁容器(包封盒)內，包封盒經抽真空，在吸氣劑高溫激活后釬焊密封。真空玻璃封離后，使用激光透過玻璃將包封盒打一小孔，吸氣劑可以通過小孔吸收真空玻璃腔體內的氣體。

　　直到2005 年，隨著技術和材料的發(fā)展，日本NSG 公司在專利中提出在真空玻璃中放置蒸散型吸氣劑，將真空玻璃抽氣口下方打出環(huán)狀收容孔，放置改善性耐高溫Ba-Al 合金為吸氣材料的蒸散型吸氣劑。在真空玻璃封離后，對其施加高溫，將吸氣劑蒸發(fā)，使鋇膜附著在上層平板抽氣孔附近有限的面積上，吸附氣體分子。目前，蒸散型吸氣劑和包封吸氣劑在真空玻璃中都有使用，兩種吸氣劑在真空玻璃內部使用對比如表1 所示。

表1 包封吸氣劑與日本NSG 公司采用的蒸散型吸氣劑比較

3、如何正確選擇吸氣劑

　　3.1、提高真空玻璃封離真空度方法

　　雖然吸氣劑可以吸收一定量的氣體，但是吸氣量畢竟有限，即使在真空玻璃內部放入吸氣劑，如果封離真空度不好，或烘烤排氣溫度低，長期使用后，內部真空度變差，也會使性能下降。新立基公司為了保證真空玻璃內部較高的封離真空度，采用以下方法：

　　(1)支撐物處理

　　對支撐物，經過超聲清洗及脫脂處理;封離之前經過長時間高溫真空脫氣。經過這樣的處理過程，可以大大降低其出氣速率。

　　(2)高溫烘烤排氣工藝

　　高溫排氣可以大大降低玻璃在使用過程中的放氣量，在350 ℃以上烘烤排氣，除了排除真空玻璃間隙層內的氣體外，還可以有效的去除吸附在玻璃內表面和深層的各種氣體。

　　新立基真空玻璃工藝特點是：在封邊時進行400~430 ℃高溫烘烤，在降溫至300~360 ℃時開始抽真空排氣，在1.0×10^-4 Pa 時進行真空封離，這樣不僅可以提高封離真空度，還可有效的減少玻璃表面的放氣量。

　　3.2、真空玻璃內部氣體來源

　　真空玻璃內部氣體的主要來源有封邊材料滲透和放氣，支撐物出氣、玻璃滲透和表面出氣。

　　(1)封邊材料滲透和放氣

　　真空玻璃選用的封邊材料是廣泛應用于電子顯像管、VFD、PDP 等電真空器件的玻璃釬焊料，熔封后形成玻璃態(tài)，具有優(yōu)異的真空密封性能，其滲透率和放氣率可以忽略不計。

　　(2)支撐物出氣

　　對于真空玻璃內部使用的支撐物，經過超聲清洗及脫脂處理，以及封口之前經過約1 小時350 ℃左右的真空排氣。經過這樣的處理過程，大大降低了其出氣速率，使真空度更加穩(wěn)定。經過理論計算，30 年，內部壓強僅上升4.6×10^-3 Pa。

　　(3)玻璃的滲透

　　氣體對玻璃的滲透以分子態(tài)進行，氣體分子直徑越小，越容易滲透。滲透過程與氣體分子的大小和玻璃內部的微孔大小有關。制作真空玻璃的浮法玻璃由于其中的堿性氧化物(Na2O、K2O、CaO 等)在向Si-O 骨架貢獻了氧原子后，即以正離子的形式處于Si-O 網格中，阻塞了分子的滲透孔道，所以，空氣中只有直徑最小的氦(He)分子有微量滲透。經過理論計算，30 年，內部壓強僅上升1.02×10^-3 Pa。

　　(4)玻璃表面出氣

　　玻璃材料在高溫與光照條件下，表面會釋放出氣體，放氣量與玻璃的烘烤排氣溫度有關。悉尼大學真空玻璃研究組對真空玻璃在高溫與光照下的氣體釋放進行了深入研究[6]，對于經過150℃烘烤排氣和350 ℃烘烤排氣的真空玻璃，分別在高溫條件下和暴曬條件下測量其內部壓強變化，發(fā)現(xiàn)通過采用高溫排氣的方式，可以降低玻璃的放氣量。如圖2 所示真空玻璃的光照老化數(shù)據(jù)曲線。經150 ℃烘烤排氣的真空玻璃樣片，在室外曝曬的過程中，樣片的內部壓強上升約1.33 Pa;經350 ℃烘烤排氣的樣片，內部壓強上升不到1.33×10^-1 Pa。

圖2 光照老化過程中真空玻璃內部壓強變化曲線

　　從圖2 也可以看出，長時間的曝曬后，真空玻璃的內部壓強以及熱導仍然會有一定幅度的升高。在高溫下烘烤排氣并不能完全保證真空玻璃的壽命，必須在真空玻璃中放置吸氣劑，來提高并維持真空玻璃的真空度，從而延長真空玻璃的使用壽命。從上述氣體來源分析可知，真空玻璃內部的出氣量主要是玻璃表面出氣，真空玻璃經過高溫排氣后，表面出氣種類主要是CO、CO2 等碳的化合物。

　　目前，新立基真空玻璃內部使用的是非蒸散型金屬合金吸氣劑，包封時高溫激活，解封后常溫下吸氣，規(guī)格為準6 mm×2 mm，其吸氣量足以超過30 年內真空玻璃的放氣量。