康宁公司(Corning)生产世界上最纯净的玻璃的过程,在一段时间内,似乎根本不涉及玻璃。
它被称为气相沉积——一种高温过程,通过在生长的表面沉积一层又一层的微小玻璃颗粒来制造玻璃,而不是冷却熔化的液体。
气相沉积是康宁在光纤领域保持全球领先地位的关键。康宁公司也用这种方法生产其他专业的玻璃技术产品,比如精密的望远镜镜。
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
这种工艺有多种形式,但康宁公司最常用的一种是外部气相沉积(OVD),它将新型玻璃“构建”在固体基板上(或周围)的微小层上。米歇尔·金和格雷格·高斯曼在北卡罗来纳州威尔明顿市的光纤工厂管理技术交付,他们用这种方式解释了外部气相沉积。
“简单来说,想象一下你炉子上的茶壶,”高斯曼说。“当你提高水的温度,但没有高到沸腾的程度,你仍然会产生蒸汽,或蒸汽,高于液体本身。而不是让蒸汽从茶壶中逸出,你实际上是通过管道将其输送到一个燃烧蒸汽的燃烧器。”
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非常小的氧化玻璃颗粒——称为烟灰——和未燃烧的蒸汽的混合物。反过来,水蒸气可以在粒子周围凝聚,然后进一步聚集并附着在基质上。
利用光纤,蒸汽被小心翼翼地沉积在一根长长的陶瓷钓竿上。一层又一层的水蒸气反应形成了超纯玻璃。去掉诱饵杆后,完美的玻璃管——被称为预成型剂——在高温下固化,并被拉入头发般细的光纤中。观看这段视频了解更多。
就美国航天器的透镜、镜子和多年来一直使用的窗户而言,气相沉积是一个“直接到玻璃”的过程,从而产生大而密的玻璃整体。制作一个大型望远镜的镜面需要一年多的时间。