真空玻璃是近年來(lái)興起的一種保溫材料，它多被用于建筑物的門窗，相比較于普通玻璃、中空玻璃等，它具有更好的保溫性能。真空玻璃的使用壽命是真空玻璃應(yīng)用的一個(gè)重要指標(biāo)，由于真空玻璃出現(xiàn)時(shí)間較短，現(xiàn)階段并沒(méi)有通過(guò)實(shí)際測(cè)量得到的壽命數(shù)據(jù)。本文利用真空玻璃性能退化數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)定真空玻璃的壽命。通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)得到真空玻璃退化數(shù)據(jù)，利用退化數(shù)據(jù)對(duì)真空玻璃保溫性能隨時(shí)間廣義變化的過(guò)程進(jìn)行建模，建模過(guò)程中采用冪律退化模型，得到真空玻璃保溫性能退化軌跡，并取閾值，預(yù)測(cè)得到真空玻璃壽命。實(shí)驗(yàn)證明，該建模預(yù)測(cè)過(guò)程準(zhǔn)確有效，能夠得到真空玻璃壽命的一個(gè)預(yù)測(cè)值。

　　真空玻璃是應(yīng)用于建筑物門窗的保溫隔熱材料，它由兩片玻璃構(gòu)成，在其中部密封有一個(gè)微小的真空隔層，通過(guò)真空隔層起到保溫隔熱的功能。真空玻璃主要應(yīng)用于保溫隔熱，其性能指標(biāo)包括其傳熱系數(shù)(K 值)，使用壽命等，其中真空玻璃的使用壽命是真空玻璃應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)和施工中的一個(gè)非常重要的數(shù)據(jù)。判斷服役中的真空玻璃是否具有良好的保溫性能和其剩余的使用壽命對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)生活具有重大的意義。

　　1993 年，世界上首塊1 米×1 米的平板真空玻璃樣品在悉尼大學(xué)問(wèn)世，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。由于真空玻璃出現(xiàn)的時(shí)間短，對(duì)于其壽命數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行有效的測(cè)量，實(shí)際生產(chǎn)生活中并沒(méi)有對(duì)真空玻璃壽命的一個(gè)真實(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)。本文在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下檢測(cè)真空玻璃保溫性能退化數(shù)據(jù)，并利用基于性能退化數(shù)據(jù)可靠性評(píng)定的常用退化模型來(lái)預(yù)測(cè)得到真空玻璃保溫性能退化軌跡，并對(duì)退化軌跡取閾值，得到真空玻璃使用壽命的一個(gè)預(yù)測(cè)值。以便對(duì)實(shí)際的真空玻璃使用進(jìn)行指導(dǎo)。

1、現(xiàn)代產(chǎn)品壽命

　　隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的提高，越來(lái)越多的產(chǎn)品具有高可靠性、長(zhǎng)壽命的趨勢(shì)，在這種情況下對(duì)產(chǎn)品壽命的預(yù)測(cè)就變的非常困難。而在實(shí)際情況中，產(chǎn)品的退化過(guò)程是一個(gè)不可逆的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程是產(chǎn)品的性能指標(biāo)單調(diào)上升或者單調(diào)下降的一個(gè)變化過(guò)程。在這個(gè)退化過(guò)程中，伴隨著產(chǎn)品的一些性能指標(biāo)的變化，而這些性能參數(shù)變化是可信、可測(cè)、精準(zhǔn)的表示產(chǎn)品性能的。利用這些參數(shù)的變化，檢測(cè)產(chǎn)品的某個(gè)性能指標(biāo)，并通過(guò)性能指標(biāo)進(jìn)行擬合建模來(lái)預(yù)測(cè)判斷產(chǎn)品性能的退化軌跡，就可以對(duì)產(chǎn)品的可靠性即產(chǎn)品的使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。真空玻璃作為一種現(xiàn)代產(chǎn)品，我們亦可通過(guò)上述的方法對(duì)其進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)。

4、真空玻璃退化分析

　　真空玻璃的保溫性能主要在于真空玻璃中的真空夾層，對(duì)于已經(jīng)生產(chǎn)完工的真空玻璃，其中間層的真空度、壓力難以用設(shè)備測(cè)量，其微小的變化也不能體現(xiàn)真空玻璃的一個(gè)退化過(guò)程，但是不可否認(rèn)，由于真空玻璃內(nèi)層真空的降解過(guò)程客觀存在，真空玻璃的保溫性能退化過(guò)程是客觀存在的。

　　實(shí)驗(yàn)室條件下，能夠檢測(cè)得到真空玻璃保溫性能的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)，該過(guò)程為：固定真空玻璃一側(cè)的表面溫度，利用溫度檢測(cè)儀器得到在一段時(shí)間內(nèi)真空玻璃非熱源側(cè)溫度的一個(gè)變化過(guò)程。假設(shè)該檢測(cè)過(guò)程一致，可以將該檢測(cè)過(guò)程得到的溫度變化率作為表征真空玻璃保溫性能的一個(gè)定量指標(biāo)，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量同一塊真空玻璃該狀態(tài)下的檢測(cè)數(shù)據(jù)，可以得到真空玻璃的性能退化量。

　　結(jié)合上述的真空玻璃退化過(guò)程客觀存在的結(jié)論，本文通過(guò)該檢測(cè)數(shù)據(jù)，和基本的退化模型，擬合數(shù)據(jù)和分析退化過(guò)程得到該檢測(cè)真空玻璃的退化軌跡，并以一塊中空玻璃在同等條件下檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)作為真空玻璃失效的閾值，預(yù)測(cè)該塊真空玻璃的使用壽命。

　　綜合分析和判斷該真空玻璃的退化過(guò)程之后，本文采用冪律退化模型來(lái)分析真空玻璃的退化過(guò)程。

5、檢測(cè)退化數(shù)據(jù)

　　對(duì)于真空玻璃的保溫性能檢測(cè)，本文使用簡(jiǎn)易的真空玻璃保溫性能檢測(cè)方式：固定真空玻璃一側(cè)的溫度為100 攝氏度，測(cè)量另一側(cè)中心溫度變化率(10 分鐘內(nèi)溫度上升變化)來(lái)檢測(cè)真空玻璃的保溫性能指標(biāo)，在一定周期內(nèi)(1-12 個(gè)月)測(cè)量同一塊真空玻璃的溫度變化率，得到其保溫性能退化量。

表1 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)果數(shù)據(jù)

　　使用同樣的方式測(cè)量一塊中空玻璃的溫度變化率作為真空玻璃失效的閾值，通過(guò)閾值來(lái)判斷真空玻璃最后的退化壽命。

6、結(jié)論和分析

　　在對(duì)真空玻璃進(jìn)行保溫性能測(cè)量實(shí)驗(yàn)之后得到真空玻璃保溫性能退化量的數(shù)據(jù)(如圖1)中我們可以看到，真空玻璃保溫性能在一定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定不變化，但是在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，真空玻璃保溫性能有著微小的退化，表現(xiàn)為溫度變化率的上升。

圖1 溫度變化率和時(shí)間的關(guān)系

　　可以看到，在時(shí)間發(fā)生變化時(shí)，真空玻璃一側(cè)中心溫度變化率有所上升，這部分的溫度變化率的變化即是真空玻璃保溫性能的一個(gè)退化量。由此可以判斷真空玻璃保溫性能退化過(guò)程是一個(gè)客觀存在的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程微小，時(shí)間長(zhǎng)。

　　通過(guò)擬合曲線計(jì)算，使用冪律退化模型來(lái)擬合真空玻璃的一個(gè)退化過(guò)程，其中α 取值為0.01即為溫度變化率的初始值，β 取值為1.08。得到真空玻璃退化軌跡公式為：

y(t)=0.01t ^1.08 (6)

　　得到退化曲線為：

圖2 真空玻璃退化軌跡擬合曲線

　　可以看到擬合曲線基本吻合真實(shí)檢測(cè)得到數(shù)據(jù)，該曲線能夠較為準(zhǔn)確的描述該塊真空玻璃的保溫性能退化過(guò)程。在同樣實(shí)驗(yàn)條件下，檢測(cè)一個(gè)塊中空玻璃的溫度變化率，以該溫度變化率作為真空玻璃的失效閾值，可以得到真空玻璃的壽命預(yù)測(cè)值。

圖3 真空玻璃退化軌跡和其失效閾值

　　其中中空玻璃的溫度退化率為6.22，由此公式(6)和圖6 可以得到該真空玻璃的預(yù)測(cè)壽命為386.2 個(gè)月，由此可以預(yù)測(cè)該真空玻璃的壽命為30 年左右。

　　真空玻璃的主要保溫原理是利用其中存在的真空層，在實(shí)驗(yàn)和真空玻璃的制作過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)真空玻璃的保溫性能只和真空玻璃內(nèi)層的真空度存在極大的關(guān)聯(lián)。而目前人們尚未完全的理解導(dǎo)致真空玻璃保溫性能下降即真空玻璃內(nèi)部真空度降解的物理過(guò)程以及它們出現(xiàn)的速率。由本文的實(shí)驗(yàn)可以知道，真空玻璃內(nèi)部的真空降解過(guò)程是真是存在的，真空玻璃在一段時(shí)間內(nèi)的保溫性能是一個(gè)單調(diào)的過(guò)程。并且通過(guò)冪律退化模型擬合真空玻璃的退化軌跡和在該退化軌跡上取失效閾值，可以得到該真空玻璃的一個(gè)大概的使用壽命為30 年左右。該檢測(cè)和建模過(guò)程為研究真空玻璃的性能指標(biāo)具有極大的意義。