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电场温度场法：浮法玻璃表面化学稳定性提升的创新路径

一、引言

1.1研究背景与意义

浮法玻璃作为一种重要的建筑和工业材料，凭借其表面平整、厚度均匀、光学性能良好等优势，在建筑、汽车、电子、家电等众多领域得到了极为广泛的应用。在建筑领域，浮法玻璃是制作门窗、幕墙、采光顶等的关键材料，为建筑物提供良好的采光和装饰效果，其高透光率让室内空间更加明亮，多样化的颜色选择满足了不同建筑风格的设计需求；在汽车行业，浮法玻璃用于制造汽车的风挡玻璃、侧窗等部件，保障了驾驶的安全性和舒适性，其较高的强度和抗冲击性能能够有效抵御行驶过程中的外力冲击；在电子和家电领域，如电视屏幕、冰箱门等产品的制造也离不开浮法玻璃，为这些产品提供了高质量的显示和保鲜效果，其良好的光学性能使得屏幕显示更加清晰。

然而，玻璃在使用过程中经常受到水、酸、碱、盐类、气体及其它化学试剂溶液的侵蚀，其化学稳定性还不能满足实际要求，玻璃风化是一个普遍性的问题。在储运及实际应用中，玻璃表面接触到大气中的水分等物质而受到侵蚀，进而出现彩虹、白斑或雾状物等风化现象，俗称发霉。玻璃风化会对其性能产生诸多不良影响，如降低玻璃的透明度及机械强度，影响光学性能，导致外观恶化。严重的风化甚至在包装箱中会出现沾片、整箱玻璃报废等问题，并且风化后的玻璃无法再用于镀膜、制镜等深加工工序，极大地限制了其应用范围。从企业角度来看，平板玻璃风化导致的质量问题严重影响到许多玻璃企业的玻璃市场份额，进而阻碍了企业的发展。

为解决玻璃风化问题，玻璃工作者从玻璃成分、生产工艺、表面处理和储存运输等多个方面采取了诸多措施。例如，通过改变玻璃成分提高玻璃化学稳定性的方法虽可行且已取得一定实效，但对于大规模生产的浮法玻璃而言，成分的改变会对整个生产过程产生复杂影响，实施难度较大；表面处理方法如用气态SO_2、CO_2对浮法玻璃处理，虽能在一定程度上改善风化情况，但存在环境污染不易解决的问题，国内外尝试的盐类处理法，如用ZnCl_2、BaCl_2、CaCl_2等溶液喷涂，会残留难以除去的物质，影响外观质量，且表面处理不仅增加了工艺过程和成本，还需采取额外的环保措施；上世纪90年代以来，国内浮法玻璃厂主要采用防霉粉和防霉纸进行玻璃包装，虽然工艺简单且有一定防风化效果，但增加了包装成本。

在众多提高玻璃表面化学稳定性的方法中，电场温度场法作为一种新兴的物理处理方法，具有独特的优势和研究价值。基于此，本研究聚焦于电场温度场法提高浮法玻璃表面化学稳定性，深入探究其作用机制和影响因素，具有重要的理论意义和实际应用价值。从理论层面来看，有助于深化对玻璃内部离子迁移规律以及结构与性能关系的理解，进一步完善玻璃材料科学的理论体系；从实际应用角度出发，若能成功通过电场温度场法有效提高浮法玻璃表面化学稳定性，将为玻璃生产企业提供一种高效、环保且成本可控的生产工艺，提升产品质量，增强市场竞争力，同时减少因玻璃风化导致的资源浪费和经济损失，推动玻璃行业的可持续发展。

1.2国内外研究现状

在玻璃表面化学稳定性提升的研究领域，国内外学者已进行了大量的探索，并取得了一系列有价值的成果。早期研究多聚焦于玻璃成分与化学稳定性之间的关系，众多学者通过实验和理论分析证实，玻璃的化学稳定性主要取决于其组成成分，且与玻璃的热历史也存在一定关联。例如，硅酸盐玻璃的耐潮（抗水）性首先取决于其中二氧化硅含量，硅氧四面体[SiO4]相互连接程度越大，玻璃的化学稳定性越高；而玻璃中碱金属氧化物的含量越大，则玻璃中硅氧结构网络断裂越多，导致玻璃的化学稳定性下降。

在提升玻璃表面化学稳定性的方法研究方面，国内外已发展出多种技术手段。从玻璃成分角度，通过调整成分来提高化学稳定性是一种可行思路。北京天力创玻璃科技开发有限公司于2024年10月申请的专利“基础玻璃及其制备方法、玻璃粉、造粒粉、玻璃绝缘子、射频玻璃绝缘子和射频连接器”，通过控制如SiO2、B2O3、Al2O3、K2O、Li2O以及SnO2等组分的含量，有效提升了基础玻璃的化学稳定性，同时降低了其介电常数及介电损耗。在表面处理技术方面，气薰法、防霉液法、夹纸法、防霉粉法等较为常见。气薰法如用气态SO2、CO2对浮法玻璃处理，能在一定程度上改善风化情况，但存在环境污染不易解决的问题；防霉液法和防霉粉法虽有一定防风化效果，但增加了包装成本，且防霉液法可能存在残留物影响外观质量的问题。

电场温度场法作为一种新兴的物理处理方法，近年来逐渐受到关注。相关研究表明，在模拟平板玻璃退火温度450-650℃区域下，对平板玻璃施加高压静电场，能够改善玻璃中的离子分布，使Na＋由表面向内部迁移，且加载电压越高，迁移效果越明显。有研究以4mm浮法玻璃原片为试验样品，根据正电荷离子在电场