Стекло сверхнизкого расширения

Стекло сверхнизкого расширения (ULE ) является зарегистрированная торговая марка Corning Incorporated. ULE имеет очень низкий коэффициент теплового расширения и содержит в качестве компонентов диоксид кремния и менее 10% диоксида титана. Такая высокая устойчивость к тепловому расширению делает его очень устойчивым к высокотемпературным тепловым ударам. ULE производится Corning с 1960-х годов, но по-прежнему очень важен для современных приложений.

• 1 Приложения
• 2 Структура
• 3 Обработка
• 4 Свойства
  • 4.1 Тепловые
  • 4.2 Механические
  • 4.3 Оптические
  • 4.4 Прочие
• 5 Ссылки

Зеркало телескопа Хаббла, сделанное из стекла ULE.

Существует множество применений ULE, но, безусловно, наиболее распространенным является создание зеркал и линз для телескопов как в космических, так и в наземных условиях. Одним из наиболее известных примеров использования ULE является зеркало телескопа Хаббл. Еще один хороший пример его применения - зеркальный банк телескопа Gemini. Этот тип материала необходим для этого применения, потому что зеркала на телескопах, особенно очень больших и высокоточных, не могут даже слегка согнуться или потерять форму. Если бы это произошло, телескоп был бы не в фокусе. Вот некоторые другие примеры использования ULE:

• подложки со сверхнизким расширением для зеркал и другой оптики
• Стандарты длины
• Легкие соты крепления для зеркал
• Астрономические телескопы
• Технология прецизионных измерений
• Лазерные резонаторы

Еще одно перспективное применение этого материала - в полупроводниковой промышленности, опять же из-за чистоты и чрезвычайно низкое расширение стекла ULE.

Структура ULE полностью аморфна; поэтому это стекло, а не керамика. Аморфная структура материала возникает из-за отсутствия кристаллических фаз внутри структуры, поэтому отсутствует дальний порядок.

Схема процесса изготовления стекла ULE.

Способ изготовления стекла ULE сильно отличается от стандартного способа изготовления стекла. Вместо того, чтобы смешивать порошкообразные материалы вместе в партию, плавить эту партию и разливать листы стекла, ULE, будучи таким высокотемпературным стеклом, должен производиться в процессе. В этом процессе предшественники высокой чистоты вводятся в пламя, что заставляет их реагировать с образованием TiO 2 и SiO 2. Затем TiO 2 и SiO 2 падают и осаждаются на растущем стекле.

Thermal

Ultra Стекло с низким коэффициентом расширения имеет коэффициент теплового расширения около 10 / K при 5–35 ° C. Он имеет теплопроводность 1,31 Вт / (м • ° C), термодиффузию 0,0079 см / с, среднюю удельную теплоемкость 767 Дж / (кг • ° C)., точка деформации 890 ° C [1634 ° F] и расчетная точка размягчения 1490 ° C [2714 ° F], точка отжига 1000 ° C [1832 ° F].

Механическое

Стекло со сверхнизким расширением имеет предел прочности на растяжение 49,8 МПа (7220 фунтов на кв. Дюйм), коэффициент Пуассона 0,17, плотность 2,21 г. / см (0,079 фунта / дюйм), a Удельная жесткость 3,12 × 10 м (1,23 × 10 дюймов), модуль сдвига 29,0 ГПа (4,20 × 10 фунтов на кв. дюйм), a модуль объемной упругости 34,1 ГПа (4,95 × 10 фунтов на кв. Дюйм) и модуль упругости 67,6 ГПа (9,80 × 10 фунтов на кв. Дюйм).

Оптический

ULE имеет оптический коэффициент напряжения 4,15 (нм / см) / (кг / см) [0,292 (нм / см) psi] и число Аббе, равное 53,1.

Другое

ULE обладает высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям благодаря своей твердости, а также не подвержен влиянию практически всех химических веществ. ULE также не показывает изменений при быстром охлаждении с 350 ° C.