خصائص المواد | الزجاج المفرغ

ما هو الزجاج المفرغ؟

يتمثل الزجاج المفرغ في عملية إحكام إغلاق قطعتين من الزجاج المسطح، ويتم ضخ الفراغ (يكون ضغط الهواء أقل من 0.1 باسكال) في الفجوة، وتبلغ مساحة الفجوة بين قطعتي الزجاج المسطح 0.1-0.2 مم فقط، ومبدأ عزل الحرارة هو استخدام طبقة الفراغ لعزل التوصيل الحراري، ولا يوجد انتقال حراري بالتوصيل، ويرجع انتقال الحرارة بشكل أساسي إلى انتقال الحرارة الإشعاعية.

يظهر الشكل أدناه بنية الزجاج المفرغ، ويتكون من قطعتين من الزجاج المسطح، ومجموعة من الدعامات، وطبقة مانعة للتسرب المحيطية، ويتم ضخ الفراغ في التجويف الداخلي لقطعتي الزجاج المسطح، وللحفاظ على المسافة بين الألواح الزجاجية، يلزم وضع مجموعة من الدعامات بين قطعتي الزجاج لتحمل الضغط الجوي الذي يبلغ حوالي 10 أطنان لكل متر مربع. يكون انتقال الحرارة الإشعاعية للزجاج المفرغ مستقلاً عن المسافة بين لوحتي الزجاج، وبالتالي يمكن أن تكون المسافة بين لوحتي الزجاج صغيرة جدًا، مما يسمح بإنتاج أنظمة زجاج معزول مضغوطة للغاية. يصعب اكتشاف هذه الدعامات الصغيرة على مسافات 2-3 أمتار، وبالتالي فإن تأثير الدعامات على رؤية الزجاج المفرغ ضئيل.

يتميز الزجاج المفرغ بخصائص عزل صوتية عالية

يُعد أداء عزل الصوت في الزجاج المفرغ أفضل من أداء الزجاج العازل والزجاج الرقائقي التقليدي، كما أن الزجاج المفرغ يتجنب عيوب الزجاج العازل: وجود انخفاض في الرنين عند الترددات المنخفضة؛ كما أنه يتجنب عيوب الزجاج الرقائقي، والتي تتزامن مع عيوب الانتقال من الانخفاض إلى الترددات المنخفضة. ومع ذلك، لتحسين أداء عزل الصوت في الزجاج المفرغ، لا يُنصح بزيادة سمك الزجاج، ولكن يمكننا تركيب الزجاج المفرغ مع الزجاج العازل أو الرقائقي، من ناحية، لتحسين أداء عزل الصوت، ومن ناحية أخرى، سيمنح ذلك الزجاج المفرغ مزايا إضافية. على سبيل المثال، تم تصميمه كزجاج عازل للصوت، وزجاج عازل للصوت ومظلل للشمس، وزجاج عازل للصوت آمن، وأنواع أخرى من الزجاج العازل للصوت ذات خصائص مختلفة حسب الحاجة.

المشاكل الشائعة في جودة الزجاج المفرغ

(1) ضعف الدعم (ارتفاعات مختلفة أو أختام جانبية أعلى من الوسط).

(2) الحصول على الفراغ وصيانته

عندما تكون درجة الفراغ أكبر من 10 باسكال، أي أكثر من جزء من عشرة آلاف من الغلاف الجوي، تكون قيمة U للزجاج المفرغ أكبر بكثير من قيمة الزجاج العازل، وتضيع مزايا الزجاج المفرغ.

(3) اختيار فيلم منخفض الانبعاثات مناسب

بعض المنتجات أو التقنيات القائمة على الزجاج المفرغ

(1) الزجاج المفرغ الكهروكرومية.

يشير الكهروكرومية إلى الظاهرة التي تسبب تفاعل أكسدة أو اختزال عكسي لمادة ما بسبب تغير في قطبية أو قوة مجال كهربائي مُطبق، مما يؤدي إلى تغير عكسي في لونها.

(2) الزجاج المفرغ الهلامي.

أكبر مشكلة في التطبيق والترويج الحالي للزجاج المفرغ هي هشاشته وضعف مقاومته للصدمات بسبب تركيز الإجهاد الناتج عن نقطة الدعم بين قطعتي الزجاج. نظرًا لأن إنتاج الزجاج المفرغ مصنوع من قطعتين من الزجاج المسطح ذي نقطة انصهار منخفضة، ويتم وضع دعامة بين قطعتي الزجاج، ويتم ضخ الفراغ في الفجوة. بالنسبة لهذا الهيكل، نظرًا لوجود فرق ضغط جوي، سيكون هناك إجهاد دائم واضح وتركيز إجهاد لنقطة الدعم داخل الزجاج المفرغ، مما يؤدي إلى أن تكون قوة الانثناء للزجاج المفرغ ليست أفضل من 1/4 من الزجاج المقسى العادي، كما أن قوة تأثيره يصعب أيضًا تلبية متطلبات معيار الزجاج الآمن، بحيث يكون للزجاج المفرغ مخاطر كسر محتملة في عملية التطبيق، مما يقلل بشكل كبير من سلامة الزجاج المفرغ وموثوقيته. إذا كنت ترغب في حل هذه المشكلة من المصدر، فمن الأفضل عدم استخدام نقاط الدعم. يمكن أن يؤدي استخدام مواد مسامية شفافة للدعم المنتظم إلى تقليل تركيز الإجهاد بشكل كبير.

الهلام الجزيئي مادة خفيفة الوزن ومسامية نانوية ذات عزل حراري ممتاز، وعزل صوتي، وخصائص امتصاص الاهتزازات، مع اختراق فعال للجزء المرئي من ضوء الشمس. إن تطبيق الهلام الجزيئي في زجاج توفير الطاقة في المباني له مستقبل جيد، خاصة في مجال الزجاج المفرغ، والذي يمكن أن يقلل بشكل أكبر من الموصلية الحرارية للزجاج المفرغ، وفي الوقت نفسه، يمكن أن يقلل الهيكل المسامي للهلام الجزيئي أيضًا من انتقال الحرارة للغاز المتبقي في غرفة الفراغ، بحيث يمكن أن تحقق درجة فراغ غرفة فراغ الزجاج المفرغ تأثير عزل حراري جيد عند حوالي 100 باسكال، مما يلغي العملية المعقدة للحصول على فراغ عالي وصيانته للزجاج المفرغ الحالي. بالإضافة إلى ذلك، يتم استبدال دعامة المصفوفة التقليدية بهلام جزيئي، أي يتم استبدال الدعم النقطي بدعم سطحي موحد، والذي يمكنه توزيع قوة الضغط السلبي بالتساوي، وبالتالي تقليل أو القضاء على تركيز الإجهاد في الزجاج المفرغ، وتحسين القوة والسلامة العامة للزجاج المفرغ.