浮法硼硅酸盐的进展与近期特殊浮法硼硅酸盐玻璃的应用外文翻译资料

 2022-10-08 11:46:49

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浮法硼硅酸盐的进展与近期特殊浮法硼硅酸盐玻璃的应用

By T. Kloss, G. Lautenschlauml;ger amp; K. Schneider Schott Jena Glas Gmb H, Jena, Germany

摘要：未来，特殊平板玻璃领域的重大挑战是怎么去灵活地制造高质量、低成本的玻璃基片。更大、更平、无故障、超薄超厚都普遍可用、尽可能的稳定、能够承受高强度的技术处理是现代特殊平面眼镜的综合要求。Schott浮法硼硅酸盐玻璃有所有必要的先决条件来满足这些不断快速增长的需求。

硼硅酸盐玻璃现在在以技术为导向的各种玻璃应用中发挥着突出的部分。这种玻璃的化学成分变化是无穷无尽的，意味着他们可以被赋予非凡的属性。这种玻璃的特征表现为耐高温、低的热膨胀和优秀的耐化学腐蚀性。

这种复杂，同时在一定范围内有非常有益的潜在属性使得硼硅酸盐玻璃非常出名。像非常著名的Duran和Jena Glas对硼硅酸盐玻璃也有看法。他们已经在日常的使用中证明了自己，一代又一代的用户也承认硼硅酸盐玻璃的质量和持久的耐用性。最近更多的注意力已经被吸引到可以不包含任何碱或只有碱含量很低的硼硅酸盐玻璃上。

自从Otto Schott发现硼硅酸盐玻璃到现在，硼硅酸盐整体发展的方向就是一个：:如何持续改进和创新硼硅酸盐的制造及成型过程使其有效地提高质量和制造各种形式的特殊玻璃?新型特殊高硼硅酸盐玻璃正不断的打开整个先进的市场领域。

1994年，在Schott Jena Glas Gmb引进的针对硼硅酸盐的微型浮法技术是在低热膨胀平板玻璃行业一个独特的创新。只有通过这些玻璃特定的物理和化学性质，才能打开进入新的和复杂的特种玻璃的应用(如电泳、显示、光电等)。几年前甚至还没有实验样品，然而现在微型浮法已经可以产生优质浮法玻璃。

图1所示。硼硅酸盐玻璃的电位

特殊硼硅酸盐平板玻璃应用的新领域

显示器

从来没有像现在这样有着丰富信息的时候。媒体已经越来越占据了人们的日常生活。分析趋势表明：直到下个世纪，新视觉和自解释的通讯系统将为生活方式提供了新的推动力,。对这些前瞻性通信系统所谓的关键技术获得了越来越多的重要性。这些现代技术之一是平板显示器。

图2。硼硅酸盐玻璃微浮过程

平面显示器已经是日常生活的一部分,很难想象没有它们怎么进行技术操作。它们用于最多样的应用程序，如腕表，简单的温度指标汽车仪表等显示仪器和传真器、移动电话等通讯仪器，未来还可用于笔记本电脑和电视。这就是为什么没有比提供平板显示器更多的如特种玻璃这样的市场。增长率超过20%的全球市场销量已经承诺1·50亿DM显示屏2000年投入使用。

液晶显示器(LCD)是目前最著名的类型的平板显示尽管大量的资金被投资于其他显示技术利用不同的物理原理用于显示图像(例如致发光、等离子气体放电、微型发光二极管,等等)。

所有这些系统都有一个共同点:它们使用专门开发高质量的玻璃基板，这样薄的功能层可以非常精确地沉积。这些都是使用温度密集的流程,然后应用结构化或变形通过蚀刻或使用紫外线,可见光或激光技术的支持。基质的质量对成像性能系统有着重大影响，通过玻璃的具体流程，显示产量和生产成本。

高需求需要高质量的玻璃来完成。重要的标准是耐温性,例如,几乎无故障玻璃(lt; 50micro;m)具有优良的表面质量(非常平坦),晶体的热膨胀系数匹配功能层,没有碱含量在许多情况下,良好的耐化学性。通常显示，biglass类型的细胞和玻璃衬底的平衡是非常重要的,以确保玻璃之间的距离保持不变micro;m精度,在最后的分析中,确定对比清晰度和图像分辨率的品质完成的显示。

图3 微浮过程可行性势

图4。微浮过程可行性势

很难知道哪一种平板玻璃制造技术将在下个世纪满足市场需求，优质平板玻璃生产公司似乎已经准备好，将来把焦点放在对几种可选的技术重点上。充分融合，画流程控制显示玻璃制造。然而,再次呼吁进一步降低成本和更大的规模，当需求不同厚度玻璃容量得玻璃时，会使得微型浮法过程更稳定。

太阳能光电板

光电用于可再生能源生产将是21世纪的关键技术之一,如果人类要维护不断增长

能源需求以环境友好的方式。

目前,晶体硅晶片继续保持主导地位作为光敏材料在光伏模块。然而,晶体硅是一个非常昂贵的材料;从长远来看它不能生产足够的数量和大小;它只能直接构成相对厚的薄片材料紧凑。

就这种类型的太阳能电池来说,因此,不需要玻璃衬底,最大可能的保护玻璃太阳能传输(钠 - 钙 - 硅玻璃靠表面结构或涂层降低反射)。

潜在的降低成本和提高效率的传统太阳能电池技术已经在很大程度上消失。由于这个原因,加强国际上强调的工业实现薄膜光伏技术有着更高的太阳能效率。

它可以建立,目前（特别是在日本和美国）一般趋势中可以看到现代光电对高效薄膜太阳能电池（效率12%-16%）能同时优化太阳能电池模块化建设（减少层数和厚度,减少模块的总成本可能摒弃盖玻片:整体基质和盖玻片!）和优化基质玻璃的属性。这需要特殊的衬底玻璃在某种程度上可以承受较高的热载荷(550 - 630°C),抵抗化学侵蚀并能满足机械强度要求。

使用3 - 4毫米厚度范围的单一玻璃多功能基板取代目前使用的版本可以节约成本，包括在现代光电技术中薄基片玻璃和4毫米厚(钠 - 钙 - 硅)覆盖玻璃和简化整个生产过程。

Borofloat 33根据它的热膨胀及良好的热阻有可能被应用为高效晶硅衬底材料薄膜太阳能电池，因为它是最好的非晶硅。目前,由于低温要求,钠 - 钙 - 硅玻璃仍普遍地使用热钢化玻璃，但需要加上额外的障碍层(SiO2)以防止碱迁移到晶硅层。

太阳能电池的类型与晶体半导体连接（Cu In Se(Ga)2(Cl S), Cd Te, Ga As和其他黄铜矿） Borofloat 玻璃有着更加明显的机会因为(某种程度上)它在涂料应用程序和结晶过程中有着非常高的热载荷，是否有可能实现在中期内市场价格40DM/m2降到20M/m2。

在Schott，短短几年里微型浮法技术始终持续不断的发展到了一个很高的水平。所以原则上，现在在技术可行的情况下可以去追求极限。因为他们的杰出和优化工艺(玻璃融化和空调),覆盖Borofloat的产品有着优越的物理性能和质量。向特种硼硅酸盐玻璃市场注入新的生命，为现代产品领域提供新的动力。

图5。专业平板玻璃的制造方法

自动专业防火Schott眼镜

低碱含量较低的热膨胀眼镜,如Borofloat 33仍有缺点,它的热稳定性不能满足现在防火玻璃的安全标准(Pyran)。令人惊讶的是,只要对玻璃的组成做出一点稍微但是有效的改变（导致Borofloat 40)，就能实现改进粘温关系的目的(更高的转换和软化点)。这个，结合使用一种就像加热和冷却技术一样平衡的新的增韧的概念，再加上适当的结构设计，就有了一套新的Pyran消防安全系统。在发生火灾的时候，这个新玻璃的高粘度有利于改善长期耐火性，,同时也符合现代建筑技术对大面积单片玻璃的需求，为使用者和其他用户提供了更高的安全性。

硼硅酸盐浮法玻璃相比钠 - 钙 - 硅玻璃有更好的物理化学特性

光学性质

Borofloat眼镜的杰出的传播行为可以归因于仔细挑选原材料而形成的低杂质，优化分批混合和玻璃制造过程。

Borofloat玻璃，永久无色(lt; 200 ppm Fe2O3),表面优质光滑，伴随着显著的低荧光的表征，为特殊的应用如电泳、光学、光子学与光电开辟了新的道路。例如Borofloat 33 的荧光强度很低，比白B 270 钠 - 钙 - 硅玻璃在整个可见光谱中还要低。

机械性能

Borofloat眼镜的比重（Borofloat 33的密度为 2·22克/立方厘米，Borofloat 40的密度为2·35克/立方厘米)显著低于钠 - 钙 - 硅玻璃(高达12%)。在许多情况下，这很重要。特别是在在多层夹层玻璃的情况下（如所有类型的防弹安全玻璃和钢化玻璃），更要高度重视它的比重优势。此外，这种独一无二的复合特性的结合如杰出的光学透明度、低比重、最广泛的网络基本玻璃结构中的高粘度，,弹性模量等特性，为显著提高新型较小的大体积层制样品的潜力提供了可能。此外，这种减少硼硅酸盐玻璃的磨损的特性也被许多客户高度重视。

图6。薄膜光伏玻璃衬底的趋势

图7。微浮的各种不同的应用

化学特性

前面所提到的硼硅酸盐玻璃(如Borofloat 33与历史悠久杜兰实验室玻璃或者著名的耶拿格拉斯加工的优质平板玻璃几乎完全相同)除了优秀的抗酸和碱性外，它们非常好的耐水解性也值得注意的(钠 - 钙 - 硅玻璃具有耐水解性两类较差）。这个的好处是:液体酸或基本物质溶解在水中，一般来说对玻璃没有不良影响。至于长期稳定性，钠 - 钙 - 硅玻璃的表面可以经常看到因为水（大气中的水蒸气）的影响而导致的老化的情况，在硼硅酸盐玻璃却很少看到。特别是在硼硅酸盐玻璃的表面，大气中的水分子与其不断的对接而随时可能形成裂缝却不会扩大，而钠 - 钙 - 硅玻璃恰恰相反。这也是一个从长期稳定性的角度支持Borofloat 33的基本力学强度的观点。

前景与总结

专家统一认为：先进的平板玻璃市场将面向有着高质量、耐极端温度和更好的耐化学性的硼硅酸盐玻璃。

作为替代，相比于浮法硼硅酸盐玻璃，钠 - 钙 - 硅玻璃在应用领域已经到了它们的极限了。

Borofloat品牌的名字是现在多功能和高质量的浮法硼硅酸盐玻璃的同义词，它在抗火和抗热方面已经证明了自己，现在在许多应用中，已经有越来越多的人去使用它。

在遇到特别困难，极端，热或化学侵蚀的情况下，Borofloat玻璃展示了明显的优势。

硼硅酸盐玻璃的应用范围很广。如在多样化的产品上覆盖特种防火玻璃（Pyran S,Pyranova）和安全玻璃，为家用电器覆盖玻璃罩，还有为烤箱器皿覆盖美学玻璃，为特殊灯泡做灯罩，为压力阀覆盖光学玻璃，为医疗和生物工程装上分析仪器，还能为微生物工程，简单的光学元件涂上光敏或其他功能的玻璃。

图8。耐火完整性和绝缘玻璃眼镜

随着技术水平的提高，在现代玻璃行业中微浮这种创新技术已几乎成为主要的发展和应用趋势。从很细的到极厚的宽范围的厚度内可达到较好的性能，因此制造厚度分布均匀的硼硅酸盐玻璃已成为可能。与特殊平板玻璃的其他制造技术相比，在尺寸上和浮法玻璃一致，与平板玻璃相媲美，再加上微浮技术的高生产效率，这些方面都为用该高技术生产硼硅酸盐玻璃基片的市场竞争力打下了坚实的基础。

在未来二十年高速发展的特种玻璃市场，更大、非常平滑、高质量、完全无故障的平板玻璃将越来越发挥出决定性的作用。用不同制造技术制造出高质量平板玻璃的供应商之间的竞争将变得更加剧烈和多样。

在硼硅酸盐领域，一直在创新的微型浮法技术结合Schott玻璃为其在国际范围内迅速发展的过程中保持领先地位提供了一个很好的基础。

锑对熔融硅的表面张力的影响

Zhang Fu Yuan,Kusuhiro Mukai, and Wen Lai Huang

在10minus;23到10minus;21MPa的大气压，po2的氧分压，温度从1693K到1773 K下，锑的浓度(CSb/质量百分比) 已经用悬垂法证实对熔融硅的表面张力是有影响的。结果表明，在锑的浓度小于0.9质量百分比的情况下，,熔硅的表面张力随着锑的浓度的增加而减少，这证明了在熔融硅里存在锑的正吸附，与Szyszkowski方程所描述的一样。表面张力的最大下降率约为 65 mN mminus;1(CSb的质量百分比)minus;1,表面张力温度系数（(part;sigma;/part; T )CSb）随着CSb的增加而增加。只有在锑(904 K)和硅(1683 K)的熔点之间的温度下，才能看到系统的蒸发，当温度高于硅的熔点，测量再长的时间，表面张力也不会改变。

1。介绍

在Czochralski(CZ)晶体生长过程中，掺杂物如锑、硼、磷

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