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温度对柔性玻璃狭缝下拉法成形过程影响研究开题报告

 2021-03-24 11:03  

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着人类生活水平的提高,科技水平也在逐步提高,其中柔性技术的迅速发展,导致人们对柔性基板的需求越发增大,人们已经对柔性玻璃进行了研究与开发,并取得了一定的成效。所谓柔性,是指玻璃可以弯曲不破裂,非常柔韧。柔性玻璃是厚度小于0.1mm的超薄玻璃,柔性玻璃除了可以作为产品的内部或者基底材料,还可以保护产品的敏感电子元件不受潮,比如太阳能面板中的光伏太阳能电池。柔性超薄玻璃具有玻璃的硬度、透明性、耐热性、电气绝缘性、不透气性及氧化和光照环境下具有相对稳定的机械和化学性能,又可弯曲、重量轻、可加工,用途广泛[1]。柔性玻璃不仅可用于智能手机触摸面板上,还可以用在电子书、柔性太阳能电池板等,并且比传统的玻璃涉及更多的领域。正因为如此,国内外都不遗余力地对柔性玻璃进行研究与开发。

2011年美国康宁公司展示的柔性玻璃——willow glass薄如名片,只有0.1mm厚,可以轻易被压弯,具有良好的弯曲性能,同时也具有玻璃耐高温性能[2]。2013年德国肖特公司开始批量供应厚度为25~100μm的卷状超薄玻璃,产品宽度可达50cm,长度可达数百米。2014年日本旭硝子展示spool超薄玻璃,将0.05mm厚的超薄浮法玻璃成功地卷成了长100m 、宽1150mm 的卷状。我国超薄柔性玻璃的发展起步比较晚,要赶上发达国家还有一定的距离。2015年蚌埠玻璃工业设计院信息显示超薄玻璃生产线成功拉引出0.2 mm超薄玻璃,虽然在超薄玻璃上取得突破,但在柔性玻璃的技术上还需要进一步研究探索[3]。玻璃属于脆性材料,机械强度及抗冲击强度低,玻璃的柔性与玻璃厚度及玻璃缺陷具有密切关系。随着玻璃厚度的减薄,玻璃弯曲变形量变大,减薄后的玻璃弯曲强度增大,弹性模量与硬度不变,裂纹扩展速度减慢[4]

柔性玻璃的制备方法有许多,狭缝下拉法是其中一种,其原理是玻璃液流过有金属内衬的细长缝隙后在双辊的夹持下拉制成玻璃薄板,其厚度与玻璃黏度及拉引速度有关,拉引要快,否则会有条纹、节瘤。金属狭缝的两侧有玻璃板边的导向装置,以防止由于温度低导致黏度高而使其横向变窄,玻璃板的平整度取决于金属的光洁度,后续还需要进行精细加工和研磨。但目前对狭缝下拉法还缺乏一定规律性认识,特别是温度对柔性玻璃成形过程的影响尚需探究。玻璃的黏度随温度下降而增大的特性是玻璃制品成形和定形的基础,采用狭缝下拉工艺在下拉时的温度区域从玻璃低黏度的高温区域到接近固体的低温区域,由于温度区域较广,不利于控制玻璃基板的变形[5]。玻璃成型的冷却速度取决于外界的冷却条件,也和玻璃自身的比热、热导率、表面辐射强度和透热性有关,温度不但会对制定玻璃成型工艺参数有重要影响,而且对玻璃质量也会产生影响,若温度不均匀,会使玻璃产生玻筋、边部卷翘等缺陷,因此了解温度场对柔性玻璃狭缝下拉法成型过程的影响情况,对柔性玻璃生产十分重要。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

柔性玻璃是超薄玻璃发展的趋势,也是国内外关注的热点。对柔性玻璃的研究尚处于试验研究阶段,对狭缝下拉法制备超薄柔性玻璃还缺乏规律性认识,尤其温度对成形过程的影响规律需深入研究。由于玻璃成形的复杂性,涉及到多个学科,若采用实际操作研究,物理参数和几何结构数据设定十分不便,变换方案不易,运算结果容易受外部条件的干扰,再现性不好。因此,采用数值模拟及统计分析的方法研究柔性玻璃狭缝下拉成形过程中温度分布变化的规律,以及温度控制与柔性玻璃成形过程关键工艺参数的关系,具有重要的理论价值和现实意义。

根据柔性玻璃的基本物性参数和成形特点,对玻璃来说,黏度和温度有直接的对应关系,而成形过程中玻璃液的温度是由过程中的热传递来决定的。因此,本课题研究的基本内容是:

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译,并完成开题报告;

第4-6周:明确技术方案和工艺路线,明确研究所需实验原料、仪器和设备等;

第7-9周:根据研究内容,选取玻璃组分,测试物性参数;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 万青,郭立强,杨园园,等.一种柔性超薄玻璃的制备方法[p].中国:cnl04045221a.2014-09-17

[2] 康宁股份有限公司.溢流下拉玻璃形成方法和装置[p].中国: cnl02849926a.2013-01-02

[3] 谢军,李晓青.柔性超薄玻璃的开发及应用[j].硅酸盐通报,2015,(4):48-55

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