如何工作:气相沉积|玻璃时代|康宁

汽相淀积

它是如何工作的:气相沉积

它是如何工作的:气相沉积

康宁生产一些世界上最纯净的玻璃,其工艺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,通过在不断增长的表面上沉积一层又一层微小的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全球领先地位的关键。这也是康宁用来生产其他专业玻璃技术产品的工艺,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,但康宁最常用的是外部气相沉积(OVD),它在固体基底上(或周围)以微小层“构建”新玻璃。在北卡罗来纳州威尔明顿市光纤工厂管理技术交付的米歇尔·金(Michelle King)和格雷格·高斯曼(Greg Gausman)是这样解释的。

“简单地说,想象一下炉子上的茶壶,”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。而不是让蒸汽从茶壶中逸出,你实际上是通过管道将蒸汽输送到燃烧器,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,这些蒸汽可以在颗粒周围凝结,然后进一步聚集并粘附在基材上。

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。一层又一层的蒸汽与微小的玻璃颗粒反应形成了超纯玻璃。去除诱饵杆后,完美的玻璃管(被称为预制件)在高温下固化,并拉伸成头发细的光纤。观看这个视频了解更多。

在透镜、镜子和多年来美国航天器的窗户的情况下,气相沉积发生在“直接到玻璃”的过程中,导致巨大、密集的玻璃块。制作一个大型望远镜镜面是一个持续一年多的过程。

为什么它很重要

对于像光纤和望远镜透镜这样的产品,玻璃必须没有哪怕是最小的污染物,这些污染物可能会中断光的传输。ovd形成的玻璃可以非常严格地控制进入蒸汽中的化学物质,进而控制玻璃。其结果是一些最纯净的玻璃。

纯硅玻璃,无论是否有意加入少量的掺杂剂,都能够在几乎不膨胀或收缩的情况下承受巨大的温度变化。这是玻璃产品的基本品质,例如,必须在外太空可靠地运行。

该工艺也具有很高的可扩展性,这意味着康宁可以提高特种光纤等产品的产量,并确保每个线轴都具有最高质量。

OVD允许非常严格地控制添加到二氧化硅中的掺杂剂,这可以导致玻璃中所需的特定光学属性——例如,光通过光纤的精确折射率。米歇尔说,这种卓越的过程控制能力“使我们能够实现全面的产品组合。”

它是如何进化的

传奇的康宁发明家弗兰克·海德博士在20世纪30年代开始了这项工作,最终发展成为气相沉积。康宁在20世纪70年代革命性地创造了世界上第一个低损耗光纤。

多年来不断的改进——大部分是高度专有的性质——使康宁能够使过程越来越高效。这也是康宁成为光纤制造业领导者的原因之一。

为什么我们擅长这个

虽然纤维制造商可以在公开市场上购买生产设备,但康宁自己设计和制造。

而设备的一流品质直接源于康宁对材料和科学(化学和物理)的基本理解,这些科学结合在一起构成了这个过程。

产品需求,特别是在光纤方面,对康宁提出了挑战,要求其继续投资改善气相沉积。

“为了满足市场需求,我们必须提高我们的理解,进而提高我们在过程控制和机器设计方面的能力,”高斯曼说。

“由于我们的传统和几十年来对工作的基本理解,我们已经能够发展产品组合。这就是我们将继续做的事情。”

玻璃的科学

工作原理

Поделиться