狭缝宽度与牵引速度对柔性玻璃狭缝下拉法成形过程模拟研究开题报告
2021-03-24 23:42:58
1. 研究目的与意义(文献综述)
柔性玻璃通常指厚度≤0.2mm的超薄玻璃[1]。柔性是指玻璃可以弯曲不破裂。柔性玻璃相对于普通玻璃,不仅具有玻璃的硬度、透光性、耐热性、化学稳定性,还具有塑料的可弯曲、质轻,可加工性等特点。柔性玻璃可用于手机及平板电脑等触摸面板、柔性显示器的基板、有机薄膜太阳能电池基板等领域。玻璃属于脆性材料,机械强度及抗冲击强度低,玻璃的柔性与玻璃厚度及玻璃缺陷具有密切关系。随着玻璃厚度的减薄,玻璃弯曲变形量变大,减薄后的玻璃弯曲强度增大,弹性模量与硬度不变,裂纹扩展速度减慢[2],有利于制备强度高的柔性玻璃。同时,玻璃本身存在的制备缺陷及后续加工造成的缺陷皆会引起宏观及微观缺陷的扩展及放大,降低玻璃强度,增加制备柔性玻璃的难度[3]。因此,柔性玻璃的制备前提是玻璃厚度足够薄、表面质量高,这对柔性玻璃的制备方法提出了更高的要求。
在实验室研制0.1mm柔性玻璃的过程中,发现在切割及弯曲过程中出现裂纹、断裂现象,裂纹一般出现在边部,向中间延伸。从玻璃的组成结构、表面缺陷及表面处理三个方面进行分析,认为最主要为griffith表面断裂理论。研究[4]认为玻璃呈现脆性主要因为玻璃表面分布有很多微裂纹,易在裂纹处断裂,同时指出微裂纹的数量和分布与玻璃样品尺寸大小有关,玻璃单位面积裂纹数量越少,抗张强度越高。王承遇等研究认为,超薄玻璃微裂纹尺寸效应及裂纹拉伸定向是超薄玻璃可弯曲的主要原因。
随着柔性显示器、柔性太阳能电池等一系列新产品的推出,柔性玻璃作为一种新型特种玻璃,已经成为了国内外研究的热点。虽然国内外关于其制备方法的研究很多,但是技术还不是很成熟,不能进行大批量的工业化生产。因此,需对柔性玻璃的制备技术继续研究,完善技术,争取早日实现大批量的工业化生产[5]。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容1、玻璃参数的确定:选取设计玻璃的基础化学组成,测试并获取相关物性参数;
2、软件学习:学习使用flow-3d软件,并使用软件建立基础2d模型,再在2d模型的基础上建立3d模型。最终达到建立柔性玻璃狭缝下拉法成型过程的仿真模型。
3、模型优化:根据玻璃的基本物性参数,采用flow-3d计算流体力学软件,建立狭缝下拉法仿真模型,模拟不同狭缝宽度及牵引速度条件下柔性玻璃成形过程,分析总结狭缝宽度及牵引速度对柔性玻璃成型的影响规律,并将模拟结果与实验结果进行对比分析,进一步修正模型。
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译,并完成开题报告;第4-6周:明确技术方案和工艺路线,明确研究所需实验原料、仪器和设备等;
第7-9周:根据研究内容,选取玻璃组分,测试物性参数;
第10-12周:利用flow-3d软件对狭缝下拉法柔性玻璃制备过程进行模拟, 分析总结规律并与实验结果进行对比分析;
4. 参考文献(12篇以上)
[1] 谢军,李晓青.柔性玻璃的开发及应用[j].硅酸盐通报, 2015, (4):48-55.[2] 包亦望.玻璃的厚度效应与超薄玻璃的力学性能评价[a]. 2013全国玻璃科学技术年会论文集, 2013.
[3] 彭寿,石丽芬,马立云,王芸,曹欣.柔性玻璃制备方法[j].硅酸盐通报, 2016, 06:1744-1747.
[4] kurkjian c r. mechanical strength of glasses-studies then and now[j].glass researcher,2002,11:1-6.
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