節(jié)能玻璃的應(yīng)用及開發(fā)

1、節(jié)能玻璃的應(yīng)用及開發(fā)1引言1.1節(jié)能玻璃出現(xiàn)的背景隨著生產(chǎn)力的迅猛發(fā)展，人類在征服自然、改造自然的斗爭(zhēng)中取得了日新月異的成就，人類文明也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。然而全球范圍內(nèi)科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)和人們物質(zhì)生活水平提高也直接導(dǎo)致現(xiàn)有能源日益枯竭，目前，能源問題已經(jīng)成為當(dāng)今世界幾大主題之一。在沒有獲得有效的新的替代能源突破之前，節(jié)能便被提上世界各國(guó)的議事日程。其中占總能耗比例約為五分之一的建筑能耗更是引起科學(xué)家的廣泛關(guān)注。而建筑能耗的50%之多是通過門窗散失掉的，因此減少玻璃門窗的能量損失對(duì)于建筑節(jié)能具有非常重要的意義。自70年代發(fā)生石油危機(jī)以來，建筑節(jié)能產(chǎn)品的應(yīng)用成為國(guó)際建筑行業(yè)的主流。在美國(guó)，節(jié)能玻璃

2、門窗的使用量占所有玻璃門窗用量的82%；而德國(guó)政府自70年代后期即立法，明確規(guī)定不使用節(jié)能玻璃的新建樓房不批準(zhǔn)建設(shè)。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，目前我國(guó)建筑物仍然存在能耗高、能效低、污染嚴(yán)重等問題，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)建筑物能耗占總能耗的比例上升到27%。而玻璃結(jié)構(gòu)作為建筑物節(jié)約能源的薄弱環(huán)節(jié)，追求建筑的現(xiàn)代感外觀與有效節(jié)能之間總是存在不易調(diào)和的矛盾，因此，近年來我國(guó)政府也開始重視建筑節(jié)能問題。1998年我國(guó)開始實(shí)施的節(jié)約能源法規(guī)定“建筑物的設(shè)計(jì)和建造應(yīng)當(dāng)采用節(jié)能型建筑結(jié)構(gòu)材料、器具和產(chǎn)品，提高保溫隔熱性能，減少采暖、制冷、照明的能耗”。 因此，具有優(yōu)良的節(jié)能保溫性能的各種鍍膜玻璃在這種形勢(shì)下脫穎而出。1.2國(guó)內(nèi)外

3、對(duì)節(jié)能玻璃的研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀節(jié)能玻璃的發(fā)展歷史可追溯到1835年，那時(shí)的歐洲人就開始用銀鏡還原法生產(chǎn)鏡面膜玻璃了。二十世紀(jì)初，歐洲出現(xiàn)了增透膜及反射膜玻璃。1970年以后，隨著真空鍍膜技術(shù)及浮法玻璃在線噴鍍技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了大量的鏡面膜、熱反射膜、低輻射膜、導(dǎo)電膜等鍍膜玻璃。低輻射膜玻璃是上世紀(jì)七十年代能源危機(jī)所造就的產(chǎn)物。到1990年，美國(guó)市場(chǎng)的熱反射膜及低輻射膜玻璃的銷售量已達(dá)到600萬900萬平方米。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)節(jié)能玻璃的發(fā)展，與先進(jìn)國(guó)家相比較慢，直到1990年以后才得以迅速發(fā)展起來。雖然我國(guó)節(jié)能玻璃技術(shù)的研發(fā)起步較晚，但是隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，節(jié)能玻璃

4、的生產(chǎn)技術(shù)工藝日臻成熟，產(chǎn)品品種和功能日漸增加，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，已成為了玻璃深加工的主要產(chǎn)品之一。目前，我國(guó)鍍膜玻璃生產(chǎn)工藝有離線法鍍膜和在線法鍍膜兩種。其中離線鍍膜法主要有真空陰極磁控濺射法和溶膠凝膠浸鍍法兩種；在線鍍膜法主要有固體粉末噴涂法和化學(xué)氣相沉積法(CVD法)兩種。其產(chǎn)品主要有熱反射膜玻璃、低輻射玻璃(Low-E玻璃)、自潔凈玻璃以及導(dǎo)電膜玻璃(ITO膜玻璃)等。1.3本文研究的目的和意義隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源危機(jī)在我國(guó)顯得尤為突出，建筑材料消耗的能源占總能源消耗的五分之一左右，其中50%多的能耗由門窗散失掉，造成了極大的浪費(fèi)，因此具有節(jié)能性能的鍍膜玻璃在建筑中有著十分重要

5、的意義和廣闊的市場(chǎng)前景。2 玻璃節(jié)能的評(píng)價(jià)2.1 玻璃節(jié)能評(píng)價(jià)的主要參數(shù)自然界中熱量的傳遞通常有三種形式：對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)1。由于玻璃是透明材料，通過玻璃的傳熱除上述三種形式外還有太陽能量以光輻射形式的直接透過。衡量通過玻璃進(jìn)行能量傳播的參數(shù)有熱傳導(dǎo)率及K值（在美國(guó)稱為U值）、太陽能透過率2、遮蔽系數(shù)、相對(duì)熱增益等3。 2.1.1 K值K值表示的是在一定條件下熱量通過玻璃在單位面積（通常是1m2）、單位溫差（通常指室內(nèi)溫度與室外溫度之差一般10或1K）、單位時(shí)間內(nèi)所傳遞焦耳數(shù)。K值的單位通常是W/m2K。K值是玻璃的傳導(dǎo)熱、對(duì)流熱和輻射熱的函數(shù)，它是這三種熱傳方式的綜合體現(xiàn)。玻璃的K值越大，它

6、的隔熱能力就越差，通過玻璃的能量損失就越多。2.1.2 太陽能參數(shù)透過玻璃傳遞的太陽能其實(shí)有兩部分，一是太陽光直接透過玻璃而通過的能量；二是太陽光在通過玻璃時(shí)一部分能量被玻璃吸收轉(zhuǎn)化為熱能，該熱能中的一部分又進(jìn)入室內(nèi)。通常有三個(gè)概念來定義： (1)太陽光透射率：太陽光以正常入射角透過玻璃的能量占整個(gè)太陽光入射能的百分?jǐn)?shù)；(2)太陽能總的透過率：太陽光直接透過玻璃進(jìn)入室內(nèi)的能量與太陽光被玻璃吸收轉(zhuǎn)化為熱能后二次進(jìn)入室內(nèi)的能量之和占整個(gè)太陽光入射能的百分?jǐn)?shù)；(3)太陽能反射率：太陽光被所有表面（單層玻璃有兩個(gè)表面，中空玻璃有四個(gè)表面）反射后的能量占入射能的百分?jǐn)?shù)。2.1.3遮蔽系數(shù)遮蔽系數(shù)3是相對(duì)

7、于3mm無色透明玻璃而定義的，它是以3mm無色透明玻璃的總太陽能透過率視為1時(shí)（3mm無色透明玻璃的總太陽能透過率是0.87）其他玻璃與其形成的相對(duì)值，即玻璃的總太陽能透過率除以0.87。2.1.4相對(duì)熱增益用來反映玻璃綜合節(jié)能的指標(biāo)，它是指在一定條件下即室內(nèi)外溫度差為15時(shí)透過單位面積（3mm透明，1m2）玻璃在地球緯度30O處海平面，直接從太陽接受的熱輻射與通過玻璃傳入室內(nèi)的熱量之和。也就是室內(nèi)外溫差在15時(shí)的透過玻璃的傳熱加上地球緯度為30O時(shí)太陽的輻射熱630W/m2與遮蔽系數(shù)的積。相對(duì)熱增益越大，說明在夏季外界進(jìn)入室內(nèi)的熱量越多，玻璃的節(jié)能效果越差。對(duì)于玻璃真實(shí)的熱增益是由建筑所處的

8、地球緯度、季節(jié)、玻璃與太陽光所形成的夾角以及玻璃的性能共同決定的。影響熱增益的主要因素是玻璃對(duì)太陽能的控制能力即遮蔽系數(shù)和玻璃的隔熱能力。 相對(duì)熱增益特別適合于衡量低緯度且日照時(shí)間較長(zhǎng)地區(qū)向陽面玻璃的使用情況，因?yàn)樵撝笜?biāo)是在室外溫度高于室內(nèi)溫度時(shí)室外熱流流向室內(nèi)且太陽能也同時(shí)進(jìn)入室內(nèi)的情況下而給定的。對(duì)于不存在太陽能輻射部位使用玻璃時(shí)，反映玻璃保溫能力的指標(biāo)只有K值。3 節(jié)能玻璃的種類 隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步玻璃品種越來越多，目前主要以節(jié)能為目的的品種有吸熱玻璃、鍍膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃等4。 3.1吸熱玻璃 吸熱玻璃是在玻璃本體內(nèi)摻入金屬離子使其對(duì)太陽能有選擇地吸收同時(shí)呈現(xiàn)不同的顏色，吸熱玻

9、璃的節(jié)能是通過太陽光透過玻璃時(shí)將光能轉(zhuǎn)化為熱能而被玻璃吸收，熱能以對(duì)流和輻射的形式散發(fā)出去從而減少太陽能進(jìn)入室內(nèi)。3.2鍍膜玻璃 鍍膜玻璃在建筑上的應(yīng)用主要有兩種，即熱反射玻璃5（也稱太陽能控制玻璃）、低輻射玻璃。 熱反射玻璃是在玻璃表面鍍上金屬、非金屬及其氧化物薄膜使其具有一定的反射效果，能將太陽能反射回大氣中而達(dá)到阻擋太陽能進(jìn)入室內(nèi)使太陽能不在室內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能的目的。太陽能進(jìn)入室內(nèi)的量越少，空調(diào)負(fù)荷也就越少；熱反射玻璃的反射率越高說明其對(duì)太陽能的控制越強(qiáng)，但是玻璃的可見光透過率會(huì)隨著反射率的升高而降低，影響采光效果，太高的玻璃反射率也可能出現(xiàn)光污染問題。 普通平板玻璃的輻射率較高，通常為0.

10、84。低輻射玻璃是通過在玻璃表面涂敷低輻射涂層使表面的輻射率低于普通玻璃從而減少熱量的損失來達(dá)到降低采暖費(fèi)用實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。衡量低輻射玻璃節(jié)能效果的重要指標(biāo)是輻射率。輻射率越低通過玻璃表面發(fā)生的輻射損失越少，玻璃的節(jié)能效果越好。3.3中空玻璃中空玻璃6由于在兩片玻璃之間形成了一定的厚度并被限制了流動(dòng)的空氣或其他氣體層從而減少了玻璃的對(duì)流和傳導(dǎo)傳熱，因此它具有了較好的隔熱能力。例如由兩片5mm普通玻璃和中間層厚度為10mm的空氣層組成的中空玻璃，在熱流垂直于玻璃進(jìn)行熱傳遞時(shí)對(duì)流傳熱，傳導(dǎo)傳熱、輻射傳熱各約占總傳熱的2%、38%、60%，同時(shí)中空玻璃的單片還可以采用鍍膜玻璃和其他節(jié)能玻璃，能將這些玻

11、璃的優(yōu)點(diǎn)都集中于中空玻璃上，也就是說中空玻璃還可以集本身和鍍膜玻璃的優(yōu)點(diǎn)于一身，從而發(fā)揮更好的節(jié)能作用。如用一層5mm厚、表面輻射率0.2的低輻射玻璃和一層厚度為5mm的普通玻璃組成的空氣層為9mm的中空玻璃其K值月約為2.1W/m2K。如果使用輻射率為0.08的低輻射玻璃并且將空氣層中的空氣用氬氣置換空氣層的厚度選擇12mm，其K值可以達(dá)到1.4W/m2K。如果在中空玻璃的外片選擇熱反射玻璃他還具有控制太陽能的作用。 3.4真空玻璃 真空玻璃是目前節(jié)能效果最好的玻璃，真空玻璃是在密封的兩片玻璃之間形成真空從而使玻璃與玻璃之間的傳導(dǎo)熱接近于零，同時(shí)真空玻璃的單片一般至少有一片是低輻射玻璃。低輻

12、射玻璃可以減少輻射傳熱，這樣通過真空玻璃的傳熱其對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)都很少，節(jié)能效果非常好，但目前國(guó)內(nèi)尚未形成生產(chǎn)能力。4節(jié)能玻璃的節(jié)能原理節(jié)能型建筑玻璃應(yīng)該要能夠控制太陽輻射和黑體輻射。太陽輻射按不同波長(zhǎng)可分為紫外、可見、紅外三個(gè)區(qū)域，其能量主要集中在0.38m-2.5m可見近紅外區(qū)內(nèi)，它們占整個(gè)太陽輻射的97%之多；對(duì)于一個(gè)建筑物，其室內(nèi)的熱量來源除了通過門窗玻璃進(jìn)入室內(nèi)的太陽光產(chǎn)生的熱量以外，房間的取暖設(shè)施及房間的物體發(fā)出的熱量，也就是所謂的黑體輻射，也是很重要的一部分熱量，這一部分熱能在寒冷的冬季尤為寶貴。圖4.10為太陽輻射和黑體輻射的能量分布圖7。圖4.10 太陽輻射和黑體輻射能量分布

13、示意圖低輻射玻璃的絕熱性能一般用輻射率又稱發(fā)射率表示，它是指實(shí)際物體的輻射力與同溫度條件下黑體輻射力的比值，它是物體表面的重要輻射特性。根據(jù)基爾霍夫定律可知8，=A，其中A為輻射體的吸收率，為輻射角。假設(shè)輻射角垂直于玻璃表面，不考慮膜層內(nèi)的多次反射，鍍膜玻璃表面的輻射率可表示為： (1)其中d為膜厚，為吸收系數(shù)，R為反射率，可表示為 (2)此處n為折射率，K為消光系數(shù)，它與吸收系數(shù)的關(guān)系為。對(duì)于高反射面，R1，并且，可得，因此低輻射玻璃在中遠(yuǎn)紅外光波段，即黑體熱輻射區(qū)輻射率很低。低輻射膜本質(zhì)上就是一種透明導(dǎo)電膜，在可見光有良好的透光性，對(duì)紅外光有很高的反射性，它的光學(xué)特性與電學(xué)性能密切相關(guān)。一

14、般，電磁波一射入散射體，由于電磁波的磁場(chǎng)作用，在散射體的表面層，垂直于磁場(chǎng)方向會(huì)產(chǎn)生感生電流。這種感生電流形成波源，在感應(yīng)電流周圍連續(xù)的發(fā)出磁場(chǎng)和與其垂直的感生電場(chǎng)。這種向電磁波到來方向輻射的現(xiàn)象就是電磁波的反射。導(dǎo)體中的電子密度由于熱的波動(dòng)而產(chǎn)生稀疏部分，發(fā)生使其還原狀態(tài)的電場(chǎng)。憑借這種電場(chǎng)，電子向密度小的地方移動(dòng)。但是由于慣性，電子會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，這就是等離子體振動(dòng)。由Drude理論9可知，自由電子吸收的最大等離子波長(zhǎng)可用下式表示： (3)式中，N是自由電子濃度；、是真空中及不存在自由電子時(shí)膜的介電系數(shù)； ，為電子遷移率，m*為導(dǎo)帶中目由電子有效質(zhì)量，e為電子電荷。對(duì)光波起截止作用，位于可見近

15、紅外光處。膜對(duì)波長(zhǎng)較大的紅外光高反射；對(duì)波長(zhǎng)較小的可見光高透射。紅外反射分光曲線從接近的短波長(zhǎng)端向長(zhǎng)波長(zhǎng)端呈迅速上升趨勢(shì)，值越大，其上升速度就越快，曲線坡度越陡10。這種低頻和高頻反射率情況的突變?yōu)榈入x子共振。在光波高頻或短波輻射的情況下，由于電場(chǎng)變化太快，等離子體跟不上響應(yīng)，因此出現(xiàn)對(duì)可見光波段的透過。而在低頻或長(zhǎng)波長(zhǎng)輻射情況下，電場(chǎng)變化比較慢，等離子對(duì)電場(chǎng)有響應(yīng)，因此對(duì)紅外的反射就高。對(duì)于滿足的長(zhǎng)波高反射膜，紅外反射率RIR，隨電阻率P的減小而增大。另外，在膜非常薄時(shí)，方塊電阻Rs越小，紅外反射率RIR就越大，并可用公式近似表示： RIR=(1+0.0053 Rs )-2。5節(jié)能鍍膜玻璃的

16、制備工藝鍍膜玻璃的生產(chǎn)方法很多，主要有真空磁控濺射法、真空蒸發(fā)法、溶膠凝膠法以及化學(xué)氣相沉積法等。磁控濺射鍍膜玻璃利用磁控濺射技術(shù)可以設(shè)計(jì)制造多層復(fù)雜膜系，可在白色的玻璃基片上鍍出多種顏色，膜層的耐腐蝕和耐磨性能較好，是目前生產(chǎn)和使用最多的產(chǎn)品之一。真空蒸發(fā)鍍膜玻璃的品種和質(zhì)量與磁控濺射鍍膜玻璃相比均存在一定差距，已逐步被真空濺射法取代。化學(xué)氣相沉積法是在浮法玻璃生產(chǎn)線上通入反應(yīng)氣體在灼熱的玻璃表面分解，均勻地沉積在玻璃表面形成鍍膜玻璃。該方法的特點(diǎn)是設(shè)備投入少、易調(diào)控，產(chǎn)品成本低、化學(xué)穩(wěn)定性好，可進(jìn)行熱加工，是目前最有發(fā)展前途的生產(chǎn)方法之一。溶膠凝膠法生產(chǎn)鍍膜玻璃工藝簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性也好，不足之

17、處是產(chǎn)品光透射比太高，裝飾性較差。5.1真空磁控濺射法濺射鍍膜法是一種物理氣相沉積法(PVD法)，所謂濺射就是指惰性氣體在直流高壓或高頻發(fā)生電離，產(chǎn)生輝光放電等離子體，由電離產(chǎn)生的荷能粒子(如正離子、電子等)轟擊靶材，使靶材表面原子或原子團(tuán)逸出，逸出的原子在工件的表面形成與靶材成分相同的薄膜。在鍍膜玻璃領(lǐng)域中較為典型的濺射技術(shù)是真空濺射鍍膜法和真空磁控濺射鍍膜法11-13。(1) 真空濺射鍍膜法從1880年起生產(chǎn)鏡子，就使用了兩極管濺射，經(jīng)過不斷發(fā)展形成了今天真空濺射鍍膜技術(shù)，即在真空條件下電離惰性氣體(如氬氣)在陽極上加高負(fù)電壓，一般在2000-5000伏之間，惰性氣體在電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生輝光

18、放電等離子體。此時(shí)以金屬、金屬氧化物、合金作為陰極靶材，氣體在電場(chǎng)作用下，電離產(chǎn)生正離子和電子，正離子高速轟擊陰極靶材使金屬原子濺射到玻璃基片表面形成薄膜。這種生產(chǎn)方法由于成膜速率較低，加工速度緩慢，不適應(yīng)商業(yè)性大規(guī)模生產(chǎn)，如今己很少采用這種生產(chǎn)方法。(2)真空磁控濺射鍍膜法濺射技術(shù)的最新成就是磁控濺射，是建立在氣體輝光放電基礎(chǔ)上的一種薄膜制備技術(shù)，磁控濺射按工作電源的不同可分為直流(DC)磁控濺射和射頻(RF)濺射兩種。圖5.10是磁控濺射設(shè)備示意圖。前面所述的真空濺射系統(tǒng)，主要缺點(diǎn)是濺射速率較低，特別是陰極濺射，因?yàn)樗诜烹娺^程中只有0.30.5%的氣體分子被電離。為了在低氣壓下進(jìn)行高速濺

19、射，必須有效的提高氣體的離化率。磁控濺射由于引入了正交電磁場(chǎng)，使離化率提高到56%，于是濺射速率比三極濺射提高十倍左右。對(duì)許多材料，濺射速率達(dá)到了電子束的蒸發(fā)速率。美國(guó)Aicro公司在七十年代中期發(fā)明并采用了平面磁控電子陰極真空鍍膜技術(shù)，引起了世界玻璃工業(yè)界矚目。德國(guó)利伯德公司(LH公司)也研究并發(fā)展了類似的方法。磁控濺射技術(shù)目前在鍍膜玻璃的大批量生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)有：具有很高的鍍膜速度，與直流濺射相比，提高了30-100倍。適用于多種涂覆材料，包括各種合金及化合物。適用于各種不同的基材和形狀，如曲面、塑料、瓷、金屬。鍍膜基材尺寸可以大到3.26米。工藝重復(fù)性好，可控性好。但是

20、磁控濺射存在三個(gè)問題：第一，不能直接地實(shí)現(xiàn)強(qiáng)磁性材料的低溫高速濺射，因?yàn)閹缀跛写磐ǘ纪ㄟ^磁性靶子，所以在靶面附近不能外加強(qiáng)磁場(chǎng)，如果一定要在強(qiáng)磁性材料上鍍膜，可以預(yù)先使強(qiáng)磁性材料達(dá)到磁飽和，這樣磁力線也能穿過，同樣能達(dá)到磁控的目的；第二，絕緣靶會(huì)使基板溫度上升；第三，靶子的利用率低(約30% )，這是由于靶子侵蝕不均勻的原因；第四，就是設(shè)備昂貴，投入大，生產(chǎn)成本高?，F(xiàn)在市場(chǎng)上能提供的建筑玻璃鍍膜生產(chǎn)技術(shù)，有連續(xù)生產(chǎn)的也有不連續(xù)生產(chǎn)的。用濺射法鍍制薄膜，在原則上可以濺射任何物質(zhì)，因此，濺射法在目前生產(chǎn)大面積薄膜技術(shù)中占有一席之地，而且它還能很容易地得到多層膜或者彩色膜。但是濺射法生產(chǎn)的鍍膜玻璃

21、成本較高，主要用于標(biāo)志性建筑和高檔寫字樓以及高檔賓館，這就促使人們?nèi)ヌ剿餍碌墓に嚰夹g(shù)來降低成本。圖5.10 磁控濺射設(shè)備示意圖5.2真空蒸發(fā)法真空蒸鍍法是在真空條件下，把金屬合金或金屬氧化物加熱使其分子蒸發(fā)并沉積到玻璃表面，形成涂覆薄膜。這種方法發(fā)展較早，設(shè)備造價(jià)低廉，工藝操作簡(jiǎn)便，技術(shù)難度小，成本較低，但存在一些缺點(diǎn)：一是薄膜的品種受到可蒸發(fā)材料的限制；二是進(jìn)行大面積的玻璃鍍膜需要多個(gè)蒸發(fā)源，這樣薄膜的均勻性比較難控制，成品的光學(xué)性能和膜的穩(wěn)定性都不盡如人意，特別是膜層與玻璃基板間的附著很不牢固，產(chǎn)品使用壽命短。因此除了結(jié)合力和穩(wěn)定性較好的薄膜外，很少采用真空蒸鍍法技術(shù)來生產(chǎn)建筑用的鍍膜玻璃

22、的14-15。5.3溶膠凝膠法溶膠凝膠法(Sol-Gel法)是在常溫下把無機(jī)鹽或者金屬醇鹽溶液溶于溶劑(水或有機(jī)液體)，通過在溶劑內(nèi)發(fā)生水解或醇解作用，反應(yīng)生成物縮合聚集形成溶膠，當(dāng)玻璃浸潰溶膠后，先在玻璃上形成凝膠，然后再送到熱處理爐保溫一段時(shí)間，控制溫度在350-400范圍，無機(jī)鹽或有機(jī)金屬鹽就轉(zhuǎn)變成為金屬氧化物薄膜，形成涂覆薄膜。由于元素周期表中的大部分元素都能制成醇鹽，故醇鹽溶膠一凝膠法鍍膜的應(yīng)用范圍很廣。目前，Sol-Gel法工藝主要是制造金屬氧化物薄膜。雖然這個(gè)方法具有制品均勻度高、純度高、反應(yīng)過程容易控制等優(yōu)點(diǎn)，但是它同時(shí)也具有成本高、處理時(shí)間長(zhǎng)、制品易開裂以及無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)

23、生產(chǎn)等不足，因此主要用于實(shí)驗(yàn)室樣品的制備，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用不多16。5.4化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition,簡(jiǎn)稱CVD)是目前薄膜制備技術(shù)中使用最為廣泛的技術(shù)。該方法是采用含有組成薄膜成分的一種或幾種化合物作為中間生成物(這些化合物的蒸汽壓比該物質(zhì)單獨(dú)存在時(shí)的蒸汽壓高的多)，把這些化合物的氣體送入適當(dāng)溫度的反應(yīng)室內(nèi)，讓它在基板表面上進(jìn)行熱分解或者還原，或與其他氣體、固體發(fā)生反應(yīng)，結(jié)果在基板表面上生成薄膜。CVD技術(shù)是建立在化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)上的，在CVD過程中，只有發(fā)生在氣相固相界面的反應(yīng)才能在基體上形成致密的固態(tài)薄膜，如果反應(yīng)發(fā)生在氣相中，生成的固態(tài)

24、產(chǎn)物只能以粉末的形式出現(xiàn)。由于反映過程中氣態(tài)反應(yīng)物之間的化學(xué)反應(yīng)以及產(chǎn)物在基體上的析出過程是同時(shí)進(jìn)行的，所以CVD的機(jī)理非常復(fù)雜。從上個(gè)世紀(jì)六十年代開始，隨著浮法玻璃生產(chǎn)技術(shù)的迅速普及，為離線玻璃鍍膜提供了大量的優(yōu)質(zhì)原片，也為在線沉積各種薄膜提供了良好的條件，因此各種玻璃鍍膜技術(shù)迅速發(fā)展。在浮法玻璃生產(chǎn)線的錫槽和退火窯內(nèi)，新成形的移動(dòng)的熱玻璃帶表面是清潔的，不需要離線鍍膜的運(yùn)輸、前處理程序和加熱或真空等工序，其特定的氣氛和溫度為大批量、低成本生產(chǎn)鍍膜玻璃提供了良好的基礎(chǔ)?？衫玫膬?yōu)越條件使得浮法在線玻璃鍍膜引人注目，相繼出現(xiàn)了電浮法、熱噴涂和化學(xué)氣相沉積等技術(shù)。由于在線CVD法制得的低輻射玻璃

25、膜層均勻，熱穩(wěn)定性好，可像普通浮法玻璃那樣進(jìn)行清洗、熱彎、鋼化、中空和夾層，熱彎或鋼化后膜面也不會(huì)變化，可以在大氣環(huán)境下單片使用，存儲(chǔ)時(shí)間不受限制，且生產(chǎn)過程簡(jiǎn)單，成本低廉，產(chǎn)品規(guī)格豐富多樣，生產(chǎn)效率高，耗能低，污染相對(duì)較少，因此市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)較明顯，成為各大公司競(jìng)相開發(fā)和引進(jìn)的技術(shù)之一17-18。所謂在線CVD法鍍膜技術(shù)就是指在浮法玻璃生產(chǎn)線上利用潔凈的、高溫的、高速牽引的浮法玻璃為基板，將鍍膜氣體引入反應(yīng)器，在玻璃基板表面經(jīng)過沉積、擴(kuò)散、成膜、解析四個(gè)CVD反應(yīng)過程進(jìn)行鍍膜。鍍膜實(shí)施部位可以在浮法玻璃生產(chǎn)線的錫槽、過渡輥合或退火窯前端，反應(yīng)溫度在400-700之間。在線CVD法生產(chǎn)的低輻射鍍

26、膜玻璃由于其外形美觀，控光能力強(qiáng)，己成為現(xiàn)代建筑中不可缺少的、具有獨(dú)特性能的建筑材料，其投入少、產(chǎn)品附加值高，生產(chǎn)方式靈活。另外，在線鍍膜法適應(yīng)范圍廣，可用半連續(xù)、連續(xù)生產(chǎn)過程，能在垂直引上、水平壓延、平拉及浮法生產(chǎn)線中實(shí)現(xiàn)在線生產(chǎn)。對(duì)于陷入困境的玻璃企業(yè)來說，利用在線鍍膜技術(shù)生產(chǎn)具有優(yōu)良光學(xué)性能的鍍膜玻璃是企業(yè)擺脫困境的有效途徑?？梢灶A(yù)見，在當(dāng)今節(jié)能要求越來越高的時(shí)代，會(huì)有更多的工廠利用在線鍍膜技術(shù)大規(guī)模地生產(chǎn)出品種繁多的隔熱和遮陽玻璃，以滿足建筑物節(jié)能和裝飾業(yè)的需要。6新型節(jié)能玻璃開發(fā)6.1低輻射鍍膜玻璃低輻射鍍膜玻璃是在玻璃表面鍍上多層金屬或其他化合物組成的膜系產(chǎn)品，使得該產(chǎn)品對(duì)可見光有

27、較高的透射率，對(duì)紅外線(尤其是中遠(yuǎn)紅外線)有很高的反射率，具有良好的隔熱性能。6.2 自潔凈玻璃自潔凈玻璃屬于生態(tài)環(huán)保型新型玻璃，其表面涂鍍一層透明的TiO2催化劑涂層，當(dāng)這層光催化劑的薄膜層遇到太陽光或紫外線的燈光照射后，附著在玻璃表面的有機(jī)污染物很快就會(huì)被氧化，變成二氧化碳和水而自動(dòng)的揮發(fā)消散。7結(jié)論及展望目前建筑能耗占社會(huì)總能耗的27%左右。建筑能耗中，通過玻璃門和窗損失的能耗.占到全部建筑能耗的40%50%。要提高建筑的節(jié)能效果，必須推廣節(jié)能玻璃。因此本文認(rèn)為，現(xiàn)在市場(chǎng)上用于民宅的主導(dǎo)產(chǎn)品白玻璃將逐步被淘汰，中空玻璃將大量使用；在公共建筑中，單片鍍膜玻璃將逐年減少而被鍍膜中空玻璃取代，更節(jié)能的Low-E玻璃(低輻射鍍膜玻璃)在公共建筑中將得到廣泛應(yīng)用，新的節(jié)能材料和節(jié)能技術(shù)將得到