1893年,英國(guó)物理學(xué)家、化學(xué)家占姆士·杜瓦發(fā)明了保溫瓶。人們?yōu)榱思o(jì)
念他,把保溫瓶又稱(chēng)作杜瓦瓶。從此后,長(zhǎng)于幻想的科學(xué)家就有一個(gè)夢(mèng)想,什么時(shí)
候能將保溫瓶技術(shù)應(yīng)用到
建筑玻璃窗上?要實(shí)現(xiàn)從杜瓦瓶到真空
平板玻璃的飛躍,
三大難題擺在人們面前:⑴與杜瓦瓶不同,真空平板
玻璃是一個(gè)小容積、大表面積
而又狹窄扁平的玻璃真空腔體,但又要快速抽真空以使殘余氣體降到可以對(duì)熱傳導(dǎo)
忽略不計(jì)的程度,并長(zhǎng)期保持其真空度;⑵與杜瓦瓶圓柱體容易抗壓不同,平板真
空玻璃只有使用支撐物來(lái)承受10000千克/平方米的壓力,該支撐物使真空玻
璃產(chǎn)品滿(mǎn)足建筑玻璃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所要求的強(qiáng)度和力學(xué)壽命,這就必須對(duì)支撐物的物理
化學(xué)性能以及幾何形狀、幾何分布做出精心設(shè)計(jì)。⑶比杜瓦瓶更難的是,
真空玻璃是
門(mén)窗用透明材料,在抽氣口、支撐物的設(shè)計(jì)和選料上,要不影響透明和美觀(guān)。
1913年世界靠前個(gè)平板真空玻璃專(zhuān)利發(fā)布?茖W(xué)家們相繼進(jìn)行了大量的探索,
誕生了一批專(zhuān)利。20世紀(jì)80年代起,世界對(duì)真空玻璃的研發(fā)逐漸活躍起來(lái),其
中有兩個(gè)團(tuán)體值得一提。一個(gè)是美國(guó)克羅拉多太陽(yáng)能研究所由D·K·Benson
教授領(lǐng)導(dǎo)的真空玻璃研究組,經(jīng)過(guò)1985~1991年的實(shí)驗(yàn),創(chuàng)立了許多值得
讓后人借鑒的技術(shù)理論、思路和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。另一個(gè)是悉尼大學(xué)應(yīng)用物理系R·E·
Collins教授1989~1994年領(lǐng)導(dǎo)的研究組,進(jìn)一步改進(jìn)工藝,1989
年試制出樣品,1993年研制出靠前塊1米×1米的實(shí)用真空玻璃,并申請(qǐng)了4
項(xiàng)專(zhuān)利。北京大學(xué)物理系原教授唐健正也是參與者之一。人類(lèi)在發(fā)明杜瓦瓶之后整整
100年,終于又發(fā)明了真空平板玻璃。英國(guó)、希臘和日本等國(guó)的科學(xué)家也做了大量
的類(lèi)似研究。
唐健正教授為了開(kāi)拓、發(fā)展我國(guó)的真空玻璃事業(yè),懷著科教興國(guó)、科教報(bào)國(guó)的信
念返回祖國(guó),繼續(xù)進(jìn)行研發(fā),1998年建立北京真空玻璃研究所、青島新立基真空
玻璃技術(shù)應(yīng)用有限公司,并申請(qǐng)了中國(guó)專(zhuān)利。
建筑門(mén)窗玻璃較初僅僅是單純擋風(fēng)雨、透過(guò)、換氣的單層或雙層普通平板玻璃。
普通平板玻璃是靠前代門(mén)窗玻璃。現(xiàn)代科技對(duì)門(mén)窗玻璃又提出了保溫、隔熱、隔噪音
及遮擋外部視線(xiàn)等似乎是相矛盾的許多新功能、新要求,F(xiàn)在已研制出
壓延玻璃、夾
(鋼)絲玻璃、
鍍膜玻璃、熱反射玻璃、夾層玻璃、
中空玻璃(充或不充氬氣)、低
輻射膜中空玻璃等新品種加工玻璃。中空玻璃可以說(shuō)是第二代門(mén)窗玻璃。真空玻璃與
中空玻璃有什么不同?人們對(duì)保溫瓶都很熟悉,如果不慎將其底部抽真空的“小尾巴”
弄破,它就喪失了保溫功能。真空玻璃就是這種與中空玻璃結(jié)構(gòu)完全不同的新產(chǎn)品。
中空玻璃大多用
鋁框四周封邊、間隔2塊玻璃,內(nèi)含空氣或充氬氣,總厚度較薄的12
毫米。真空玻璃用適當(dāng)分布的微粒支柱做間隔,間隙層只有0.1~0.2毫米,空
腔內(nèi)抽真空無(wú)氣體,真空度達(dá)到0.1帕以上,總厚度較薄只有6毫米左右。熱量交
流有3種形式,真空玻璃空間殘余氣體有少許對(duì)流和傳導(dǎo)傳熱;間隔支柱的傳導(dǎo)傳熱;
邊部的傳導(dǎo)傳熱。真空玻璃傳熱主要是輻射傳熱和邊部傳導(dǎo)傳熱。用鍍有透明低輻射
膜玻璃做的真空玻璃,像杜瓦瓶鍍銀一樣又大大降低了輻射傳熱。顯而易見(jiàn),真空玻
璃節(jié)能窗是第三代門(mén)窗玻璃。