建筑物和汽車的玻璃窗的隔熱是一項(xiàng)關(guān)系到節(jié)能環(huán)保的重要課題。目前廣泛采用多種節(jié)能玻璃作為窗體透光部分，它們是熱反射玻璃、LOW-E玻璃、中空玻璃、真空玻璃以及其復(fù)合產(chǎn)品。真空玻璃的隔熱原理如同保溫瓶，兩者都設(shè)有真空空間，而在真空空間里熱量是不能以熱傳導(dǎo)和熱對(duì)流模式通過(guò)的，只能以輻射模式通過(guò)。所以真空玻璃的隔熱節(jié)能效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通玻璃，也普遍優(yōu)于上述其它節(jié)能玻璃。

　　然而傳統(tǒng)真空玻璃的普及率非常低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及熱反射玻璃、低輻射玻璃、中空玻璃，原因在于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下，產(chǎn)品可靠性和適應(yīng)性差等諸多問(wèn)題。一種結(jié)構(gòu)上大大簡(jiǎn)化了的新型真空玻璃，也就是無(wú)焊接劑、無(wú)抽氣嘴的真空玻璃有望解決傳統(tǒng)真空玻璃的上述問(wèn)題。下面從結(jié)構(gòu)入手對(duì)比和分析兩種真空玻璃。

　　如圖1所示，傳統(tǒng)真空玻璃由以下四部分材料構(gòu)成，間隔約0.3毫米的上下兩片平板玻璃、該兩片玻璃中間布置的支撐柱、在該兩片玻璃四周邊熔接的低熔點(diǎn)玻璃、其中一片玻璃上熔接的抽氣嘴(也叫抽空管、貫通孔)。真空空間是由兩片間隔相對(duì)的平板玻璃以及密封其四周邊的低熔點(diǎn)玻璃構(gòu)成；支撐柱的作用是抵住外界大氣壓對(duì)玻璃向內(nèi)的壓力，以防兩片玻璃彎曲變形而相互接觸；抽氣嘴是用以抽出兩片玻璃之間的空氣，達(dá)到真空后該嘴熔接密封。

圖1 傳統(tǒng)真空玻璃結(jié)構(gòu)

　　如圖2所示，新型真空玻璃僅僅由兩片平板玻璃構(gòu)成，沒(méi)有任何焊接劑，沒(méi)有抽氣嘴，也沒(méi)有外置的支撐柱。新型真空玻璃的真空空間不是用多種材料圍起來(lái)的，而是在玻璃上“挖出來(lái)”的，即在一片玻璃的周邊以外的區(qū)域“挖出來(lái)”一些凹槽，然后兩片玻璃在真空中通過(guò)化學(xué)鍵合形成一體，這樣處于內(nèi)部的凹槽就變成了真空空間。

圖2 新型真空玻璃結(jié)構(gòu)

　　從以上對(duì)比看出，傳統(tǒng)真空玻璃是四種不同材料粘接和疊加在一起構(gòu)成的，而新型真空玻璃是單一的平板玻璃通過(guò)“挖凹槽”和化學(xué)鍵合構(gòu)成的，無(wú)論材料數(shù)量還是幾何結(jié)構(gòu)后者比前者簡(jiǎn)單很多。下面進(jìn)一步分析一下這種結(jié)構(gòu)上的差異導(dǎo)致的不同結(jié)果。

　　首先，傳統(tǒng)真空玻璃的生產(chǎn)至少要完成以下工序，支撐柱的布置、四周邊的熔接、抽氣嘴的熔接、抽真空及封口，每一道工序都包含著比較復(fù)雜的流程，工序間的節(jié)拍差異較大，難以實(shí)現(xiàn)傳送中的自動(dòng)化生產(chǎn)，這些最終導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下；新型真空玻璃的生產(chǎn)只需要兩道工序，上玻璃上凹槽加工、上下玻璃在真空中鍵合，其中凹槽的加工可以借鑒目前在顯示器領(lǐng)域里廣泛采用的氫氟酸蝕刻線，容易做到流水線自動(dòng)生產(chǎn)，上下玻璃熱壓鍵合可借鑒真空鍍膜線，也容易做到流水線自動(dòng)生產(chǎn)，由于工序少并且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，有望顯著降低生產(chǎn)成本。

　　其次，傳統(tǒng)真空玻璃的生產(chǎn)工藝中的熔接可能給產(chǎn)品可靠性帶來(lái)諸多隱患，比如在高溫熔接過(guò)程中低熔點(diǎn)玻璃焊料被熔化成液態(tài)，而平板玻璃保持固體狀態(tài)，由于兩種材料的物理性質(zhì)和化學(xué)成份的差異熔接處留下很大應(yīng)力，這是安裝和使用中導(dǎo)致破損的重要因素，抽氣嘴的存在是另一種破損的重要隱患。

　　在新型真空玻璃中，密封中不采用熔接，而采用化學(xué)鍵合，也就是通過(guò)真空中的熱壓把上下兩片玻璃表面的原子相互鍵合，使兩片玻璃變成一片玻璃，不僅留下的應(yīng)力相對(duì)很小，而且消除了礙事的抽氣嘴，外形上比較接近同樣厚度的單片玻璃，大大降低了安裝要求。

　　生產(chǎn)新型真空玻璃需要解決兩大技術(shù)問(wèn)題，一個(gè)是凹槽的加工技術(shù)，另一個(gè)是化學(xué)鍵合技術(shù)，下面簡(jiǎn)要地探討一下這兩個(gè)技術(shù)。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，此時(shí)凹槽的深度僅為玻璃厚度的1/60到1/20，對(duì)玻璃強(qiáng)度的影響不大，凹槽的形狀可以是很多樣；凹槽的加工采用濕法刻蝕及技術(shù)，比如氫氟酸蝕刻技術(shù)，這種技術(shù)在顯示器領(lǐng)域已經(jīng)比較成熟，具體地說(shuō)采用絲網(wǎng)印刷等方式在上玻璃上形成耐酸油墨圖案，經(jīng)烘干堅(jiān)膜后形成牢固的抗蝕劑層，接著上氫氟酸蝕刻線腐蝕幾十分鐘，高級(jí)的蝕刻線是密閉通道內(nèi)噴淋的流水自動(dòng)化生產(chǎn)線，效率很高�；瘜W(xué)鍵合玻璃是關(guān)鍵的新型技術(shù)，其工藝包含很多技術(shù)訣竅，總的來(lái)說(shuō)要?jiǎng)?chuàng)造條件使上下玻璃表面的原子相互充分鍵合，而這種鍵合實(shí)質(zhì)是上下玻璃表面的化學(xué)反應(yīng)，也就是一種固體對(duì)固體的特殊化學(xué)反應(yīng)。原則上講，上下玻璃表面的所有原子都彼此鍵合了，那么兩片玻璃的界面將消失，變成一塊完整的玻璃，事實(shí)上很難做到這種境界，但在一些條件下可以做到接近這種境界。本發(fā)明者在一些實(shí)驗(yàn)條件下做到了這樣一種狀態(tài)，兩塊鍵合的玻璃可以像一片玻璃那樣輕松地用金剛石玻璃刀切斷，端面上基本無(wú)法用裸眼觀察到兩玻璃的界面。如同其它類型的化學(xué)反應(yīng)，溫度是一個(gè)重要條件，除此之外玻璃表面粗糙度、表面清潔度和施加的壓力顯得特別重要，這是固體對(duì)固體的反應(yīng)特殊情況所決定的。我們知道A物質(zhì)和B物質(zhì)形成化學(xué)鍵必須要兩種物質(zhì)的原子相互靠近到非常近的距離，也就是零點(diǎn)幾個(gè)納米的距離，比如熔融的焊錫液體對(duì)金屬銅固體之間的焊接反應(yīng)中液體完全浸潤(rùn)固體表面，相互靠近的距離是不成問(wèn)題，但對(duì)兩個(gè)固體物質(zhì)相互靠近就很成問(wèn)題，由于固體的剛性很難實(shí)現(xiàn)表面的大量原子同時(shí)接近到零點(diǎn)幾個(gè)納米的距離，在沒(méi)有顯著的塑性變形的情況下僅有極少比例的表面原子接近到納米距離，不足以形成穩(wěn)固的化學(xué)結(jié)合。我們?cè)O(shè)想一下下列情形，兩個(gè)固體物質(zhì)的表面接近完美的幾何平面，所有的表面原子都排列在同一個(gè)平面上，并且其表面沒(méi)有吸附任何氣體分子，當(dāng)它們平行地相互靠近時(shí)可以同時(shí)接近到納米距離，只要溫度條件滿足就可以形成強(qiáng)大的化學(xué)鍵。由此看出，當(dāng)玻璃非常平整，表面粗糙度非常低，表面沒(méi)有吸附外來(lái)分子，那么其情形和上面的設(shè)想接近，為大量的表面原子的相互鍵合創(chuàng)造了條件，事實(shí)上新鮮且干凈的浮法玻璃在某些工藝條件下就接近這種情形，這是因?yàn)樵谌廴诘腻a液上形成的浮法玻璃具有先天性的無(wú)與倫比的平整表面。施加壓力可以改善表面平整度，有利于鍵合條件。

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