康宁生产的一些世界上最纯净的玻璃,在一段时间内,似乎根本不涉及玻璃。
这被称为气相沉积——一种高温工艺,通过在生长的表面上沉积一层又一层的微小玻璃颗粒来制造玻璃,而不是冷却熔融液体。
气相沉积是康宁在光纤领域保持全球领先地位的关键。康宁也用这种工艺生产其他专业玻璃技术产品,比如精密的望远镜反射镜。
它代表了康宁对材料的深刻理解、过程控制专业知识、尖端设备设计和自动化的经典结合。
它是如何工作的
该工艺有多种形式,但康宁最常用的一种是外部气相沉积(OVD),它在固体基板上(或周围)“构建”微小的新玻璃层。在北卡罗来纳州威尔明顿的光纤工厂负责技术交付的米歇尔·金和格雷格·高斯曼这样解释外部气相沉积。
“简单地说,想象一下炉子上的水壶,”高斯曼说。“当你提高水的温度,但不是高到沸腾,你仍然会产生蒸汽,或蒸汽,它高于液体本身。不是让蒸汽从茶壶中逸出,而是通过管道将蒸汽输送到燃烧器中,在那里蒸汽被燃烧。”
蒸汽不是来自沸水,而是来自含有硅的液体,有时也来自被称为掺杂剂的受控添加剂。因此,燃烧过程会产生一种由非常小的氧化玻璃颗粒(称为烟灰)和未燃烧蒸汽组成的混合物。反过来,水蒸气可以在颗粒周围凝结,然后颗粒进一步聚集并附着在基底上。
利用光纤,蒸汽被精心地沉积在一根长长的陶瓷诱饵杆周围。一层又一层的水蒸气与微小的玻璃颗粒发生反应,形成了超纯玻璃。当鱼饵杆被取出后,完美的玻璃管——被称为预制品——就会在高温下凝固,并被拉入细如头发的光纤中。观看这个视频了解更多。
以美国航天器的透镜、镜子和多年来的窗户为例,气相沉积是在“直接到玻璃”的过程中进行的,结果是大块、致密的玻璃巨石。制作一个大型望远镜镜面的过程可能会持续一年多。