真空玻璃是近年來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)用的一個重要指標(biāo)，由于真空玻璃出現(xiàn)時間較短，現(xiàn)階段并沒有通過實際測量得到的壽命數(shù)據(jù)。本文利用真空玻璃性能退化數(shù)據(jù)來評定真空玻璃的壽命。通過實驗檢測得到真空玻璃退化數(shù)據(jù)，利用退化數(shù)據(jù)對真空玻璃保溫性能隨時間廣義變化的過程進(jìn)行建模，建模過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)測得到真空玻璃壽命。實驗證明，該建模預(yù)測過程準(zhǔn)確有效，能夠得到真空玻璃壽命的一個預(yù)測值。

　　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微小的真空隔層，通過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)用于實際生產(chǎn)和施工中的一個非常重要的數(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實際的生產(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)問世，其應(yīng)用越來越廣泛。由于真空玻璃出現(xiàn)的時間短，對于其壽命數(shù)據(jù)無法進(jìn)行有效的測量，實際生產(chǎn)生活中并沒有對真空玻璃壽命的一個真實測量數(shù)據(jù)。本文在實驗室環(huán)境下檢測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)可靠性評定的常用退化模型來預(yù)測得到真空玻璃保溫性能退化軌跡，并對退化軌跡取閾值，得到真空玻璃使用壽命的一個預(yù)測值。以便對實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，越來越多的產(chǎn)品具有高可靠性、長壽命的趨勢，在這種情況下對產(chǎn)品壽命的預(yù)測就變的非常困難。而在實際情況中，產(chǎn)品的退化過程是一個不可逆的過程，這個過程是產(chǎn)品的性能指標(biāo)單調(diào)上升或者單調(diào)下降的一個變化過程。在這個退化過程中，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、精準(zhǔn)的表示產(chǎn)品性能的。利用這些參數(shù)的變化，檢測產(chǎn)品的某個性能指標(biāo)，并通過性能指標(biāo)進(jìn)行擬合建模來預(yù)測判斷產(chǎn)品性能的退化軌跡，就可以對產(chǎn)品的可靠性即產(chǎn)品的使用壽命進(jìn)行預(yù)測。真空玻璃作為一種現(xiàn)代產(chǎn)品，我們亦可通過上述的方法對其進(jìn)行壽命預(yù)測。

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)備測量，其微小的變化也不能體現(xiàn)真空玻璃的一個退化過程，但是不可否認(rèn)，由于真空玻璃內(nèi)層真空的降解過程客觀存在，真空玻璃的保溫性能退化過程是客觀存在的。

　　實驗室條件下，能夠檢測得到真空玻璃保溫性能的簡單數(shù)據(jù)，該過程為：固定真空玻璃一側(cè)的表面溫度，利用溫度檢測儀器得到在一段時間內(nèi)真空玻璃非熱源側(cè)溫度的一個變化過程。假設(shè)該檢測過程一致，可以將該檢測過程得到的溫度變化率作為表征真空玻璃保溫性能的一個定量指標(biāo)，通過長時間的測量同一塊真空玻璃該狀態(tài)下的檢測數(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程客觀存在的結(jié)論，本文通過該檢測數(shù)據(jù)，和基本的退化模型，擬合數(shù)據(jù)和分析退化過程得到該檢測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得到的數(shù)據(jù)作為真空玻璃失效的閾值，預(yù)測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程之后，本文采用冪律退化模型來分析真空玻璃的退化過程。

5、檢測退化數(shù)據(jù)

　　對于真空玻璃的保溫性能檢測，本文使用簡易的真空玻璃保溫性能檢測方式：固定真空玻璃一側(cè)的溫度為100 攝氏度，測量另一側(cè)中心溫度變化率(10 分鐘內(nèi)溫度上升變化)來檢測真空玻璃的保溫性能指標(biāo)，在一定周期內(nèi)(1-12 個月)測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)試驗系統(tǒng)結(jié)果數(shù)據(jù)

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

6、結(jié)論和分析

　　在對真空玻璃進(jìn)行保溫性能測量實驗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間內(nèi)穩(wěn)定不變化，但是在長時間內(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 溫度變化率和時間的關(guān)系

　　可以看到，在時間發(fā)生變化時，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退化量。由此可以判斷真空玻璃保溫性能退化過程是一個客觀存在的過程，這個過程微小，時間長。

　　通過擬合曲線計算，使用冪律退化模型來擬合真空玻璃的一個退化過程，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檢測得到數(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程。在同樣實驗條件下，檢測一個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)測壽命為386.2 個月，由此可以預(yù)測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，在實驗和真空玻璃的制作過程中我們發(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程以及它們出現(xiàn)的速率。由本文的實驗可以知道，真空玻璃內(nèi)部的真空降解過程是真是存在的，真空玻璃在一段時間內(nèi)的保溫性能是一個單調(diào)的過程。并且通過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大概的使用壽命為30 年左右。該檢測和建模過程為研究真空玻璃的性能指標(biāo)具有極大的意義。