發(fā)布時間：2020-09-17 15:37

　　 柔性玻璃是近幾年來國際上最新研發(fā)的兼具玻璃和塑料優(yōu)點的一種極具應(yīng)用價值的新材料,是玻璃制造業(yè)的一次重大技術(shù)革新。柔性玻璃可以彎曲,同時又具有玻璃的硬度、透明性、耐熱性、電氣絕緣性、不透氣性以及在氧化和光照環(huán)境下穩(wěn)定的機(jī)械和化學(xué)性能。柔性玻璃的耐高溫性能可滿足部分光電子器件必須進(jìn)行高溫處理的要求,其突出的彎曲性能以及卷繞性能使得采用連續(xù)式“卷對卷”印刷工藝來制備各類光電子器件成為可能,成為未來柔性印刷光電子器件的優(yōu)選基材,有可能導(dǎo)致柔性顯示和太陽能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)生本質(zhì)的變革和飛躍。目前,世界幾大玻璃公司均已有柔性玻璃樣品展示,并形成技術(shù)壟斷,但柔性玻璃的應(yīng)用尚未見產(chǎn)品問世。近年來,我國在超薄平板玻璃方面有了很大發(fā)展,但尚未開展柔性玻璃的研發(fā),需要自主創(chuàng)新。國家將其列為“十三五”重點支撐計劃,武漢理工大學(xué)將柔性玻璃的研發(fā)與應(yīng)用列入“雙一流”項目,本課題就是在這樣背景下產(chǎn)生。論文采用狹縫下拉法開展柔性玻璃制備關(guān)鍵技術(shù)的研究,采用數(shù)學(xué)模擬與實證對比的方法,獲得玻璃展薄過程的規(guī)律性認(rèn)識。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了國內(nèi)第一套柔性玻璃拉引平臺,成功實現(xiàn)了厚度0.08mm,寬度200mm的柔性玻璃的連續(xù)拉引,實現(xiàn)了我國柔性玻璃“零”的突破。本論文的研究內(nèi)容和結(jié)論是:(1)用Fluent軟件對狹縫下拉法柔性玻璃的流動狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出流量Q受液面高度h_x、玻璃粘度η、狹縫寬度w_x、伸出長度l_x影響。方程為Q=K h_xw_x~2?l_xη,系數(shù)K隨w_x變化。物理實驗與模擬結(jié)果誤差小于5%。(2)用Flow-3D軟件對狹縫下拉法柔性玻璃拉伸變形狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)值模擬,模擬得出厚度w與離開狹縫距離h的板根曲線方程:w=ae~(bh)+c。系數(shù)c是最終板厚,系數(shù)a=1?2 w_0-c(w_0是初始板厚),系數(shù)b與玻璃粘度成正比。板根長度由a和b決定,曲率由b決定。論文得出不同條件下的a、b、c值,為生產(chǎn)工藝提供參考。(3)通過柔性玻璃物理拉伸實驗,研究板寬、板厚與拉邊機(jī)速度、漏板溫度和環(huán)境溫度之間的關(guān)系。得出:最終板厚c_(min)與漏板溫度T和拉邊機(jī)速度v存在函數(shù)關(guān)系。c_(min)=AT~3+BT~2+CT+D;c_(min)=Kv ~E(A、B、C、D、E、K是系數(shù))。鉑金漏板溫度1070℃以上時,玻璃板寬度無法維持。在1070℃以下,每種溫度都對應(yīng)一個最大拉邊機(jī)速度與之匹配,超過最大速度就會發(fā)生板寬周期波動的“喘動”現(xiàn)象,對柔性玻璃制造危害極大。實驗得出,漏板溫度1057℃,空間溫度800~850℃,拉邊機(jī)速度25.5 mm/s,可以拉制出厚度0.08mm的柔性玻璃。(4)通過Fluent軟件模擬研究溢流下拉法玻璃液溢出重量分布均勻性問題。得出其影響因素包括:槽頂傾角、玻璃粘度和入口壓力。槽頂傾角調(diào)節(jié)玻璃液分布效果最好,最佳角度是4°~5°。玻璃粘度低于2000 Pa·s有助于玻璃液的質(zhì)量均布。入口壓力對調(diào)節(jié)入口近端玻璃液溢出重量效果明顯,較好的壓力范圍小于19600 Pa。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ171.7
【部分圖文】：

圖 1-1 柔性玻璃[24]Fig.1-1 Flexible glass[24]圖 1-2 兩點彎曲測試結(jié)果圖[14]Fig.1-2 Two-point bending test results[14]1.1.2 柔性玻璃市場應(yīng)用前景近年來，伴隨著柔性電子設(shè)備的快速發(fā)展，柔性玻璃在柔性顯示和柔性電

圖 1-2 兩點彎曲測試結(jié)果圖[14]Fig.1-2 Two-point bending test results[14]1.1.2 柔性玻璃市場應(yīng)用前景近年來，伴隨著柔性電子設(shè)備的快速發(fā)展，柔性玻璃在柔性顯示和柔性電池等領(lǐng)域具有廣闊的市場應(yīng)用前景。例如柔性顯示有可應(yīng)用在汽車內(nèi)飾或建筑物的屋檐、立柱、外壁等具有曲面的地方，顛覆傳統(tǒng)顯示器的應(yīng)用（圖 1-3）。柔性玻璃還可以應(yīng)用于太陽能電池或有機(jī) EL 照明以及電容器、燃料電池的間隔件[15]。目前市面上的柔性顯示器大多采用高分子聚合物基板。高分子聚合物材料雖然具有較好的彎曲性能，但其熱穩(wěn)定性、抗壓強(qiáng)度、透光性和化學(xué)穩(wěn)定性等均不及玻璃制品。高分子聚合物基板材料的主要缺點是不耐顯示器面板的高溫制程，并且由于 OLED（OrganicLight-EmittingDiode）對水氣和氧氣十分敏感，作為封裝的高分子聚合物材料無法勝任。另外，作為觸摸屏面板材料，不耐劃傷和

易老化等缺點都制約了高分子聚合物材料在柔性顯示器領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用。柔性玻璃的出現(xiàn)有望解決這些問題[2]。2010 年開始，世界上幾大玻璃基板廠商不斷提升技術(shù)水平，開發(fā)出更薄的玻璃基板。玻璃基板厚度從 2007 年 0.7 mm 減小到0.4 mm 和 0.3 mm，未來更朝向 0.2 mm、0.1 mm 甚至 0.05 mm 的厚度發(fā)展，柔性玻璃正是在這個背景下產(chǎn)生的[16]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 陳瑞峰;;柔性超薄玻璃[J];化學(xué)工業(yè);2014年07期

2 陳松;陸建生;管偉明;張昆華;潘勇;譚志龍;夏璐;;玻纖工業(yè)中鉑基漏板的設(shè)計和優(yōu)化方法的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報;2013年03期

3 李永業(yè);孫西歡;許飛;;基于FLOW-3D的筒裝料管道水力輸送數(shù)值模擬[J];系統(tǒng)工程理論與實踐;2013年01期

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本文編號：2820902