1893年,英國物理學家、化學家占姆士·杜瓦發明了保溫瓶。人們為了紀
念他,把保溫瓶又稱作杜瓦瓶。從此后,長于幻想的科學家就有一個夢想,什么時
候能將保溫瓶技術應用到
建筑玻璃窗上?要實現從杜瓦瓶到真空
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熱傳導
忽略不計的程度,并長期保持其真空度;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承受10000千克/平方米的壓力,該支撐物使真空玻
璃產品滿足建筑玻璃設計標準所要求的強度和力學壽命,這就必須對支撐物的物理
化學性能以及幾何形狀、幾何分布做出精心設計。⑶比杜瓦瓶更難的是,
真空玻璃是
門窗用透明材料,在抽氣口、支撐物的設計和選料上,要不影響透明和美觀。
1913年世界靠前個平板真空玻璃專利發布。科學家們相繼進行了大量的探索,
誕生了一批專利。20世紀80年代起,世界對真空玻璃的研發逐漸活躍起來,其
中有兩個團體值得一提。一個是美國克羅拉多太陽能研究所由D·K·Benson
教授領導的真空玻璃研究組,經過1985~1991年的實驗,創立了許多值得
讓后人借鑒的技術理論、思路和實驗室數據。另一個是悉尼大學應用物理系R·E·
Collins教授1989~1994年領導的研究組,進一步改進工藝,1989
年試制出樣品,1993年研制出靠前塊1米×1米的實用真空玻璃,并申請了4
項專利。北京大學物理系原教授唐健正也是參與者之一。人類在發明杜瓦瓶之后整整
100年,終于又發明了真空平板玻璃。英國、希臘和日本等國的科學家也做了大量
的類似研究。
唐健正教授為了開拓、發展我國的真空玻璃事業,懷著科教興國、科教報國的信
念返回祖國,繼續進行研發,1998年建立北京真空玻璃研究所、青島新立基真空
玻璃技術應用有限公司,并申請了中國專利。
建筑門窗玻璃較初僅僅是單純擋風雨、透過、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窗玻璃。現代科技對門窗玻璃又提出了保溫、隔熱、隔噪音
及遮擋外部視線等似乎是相矛盾的許多新功能、新要求。現在已研制出
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。中空玻璃可以說是第二代門窗玻璃。真空玻璃與
中空玻璃有什么不同?人們對保溫瓶都很熟悉,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構完全不同的新產品。
中空玻璃大多用
鋁框四周封邊、間隔2塊玻璃,內含空氣或充氬氣,總厚度較薄的12
毫米。真空玻璃用適當分布的微粒支柱做間隔,間隙層只有0.1~0.2毫米,空
腔內抽真空無氣體,真空度達到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流和傳導傳熱;間隔支柱的傳導傳熱;
邊部的傳導傳熱。真空玻璃傳熱主要是輻射傳熱和邊部傳導傳熱。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,真空玻
璃節能窗是第三代門窗玻璃。