Стекло с ультранизким коэффициентом расширения ( ULE ) является зарегистрированной торговой маркой Corning Incorporated . ULE имеет очень низкий коэффициент теплового расширения и содержит в качестве компонентов кремний и менее 10% диоксида титана . Такая высокая стойкость к тепловому расширению делает его очень устойчивым к высокотемпературному тепловому удару. ULE производится Corning с 1960-х годов, [1] но по-прежнему очень важен для современных применений.
Существует множество применений ULE, но наиболее распространенным является применение в зеркалах и линзах телескопов как в космосе, так и на Земле. Одним из наиболее известных примеров использования ULE является зеркало космического телескопа Хаббл . Еще одним хорошим примером его применения является зеркальный блок телескопа Gemini . Этот тип материала необходим для этого применения, поскольку зеркала телескопов, особенно очень больших, высокоточных, не могут изгибаться или терять свою форму даже немного. Если бы это произошло, телескоп был бы не в фокусе. [1] Вот некоторые другие примеры и применения ULE:
Еще одно новое применение этого материала, которое обещает быть многообещающим, — это полупроводниковая промышленность, что опять же обусловлено чистотой и крайне низким коэффициентом расширения стекла ULE. [1]
Структура ULE полностью аморфна; поэтому это стекло, а не керамика. Аморфная структура материала обусловлена отсутствием кристаллических фаз внутри структуры, поэтому нет дальнего порядка.
Способ изготовления ULE сильно отличается от стандартного способа изготовления стекла. Вместо смешивания порошкообразных материалов в партию, плавления этой партии и выливания листов стекла, ULE, будучи таким высокотемпературным стеклом, необходимо изготавливать в процессе гидролиза в пламени. В этом процессе высокочистые прекурсоры впрыскиваются в пламя, что заставляет их реагировать и образовывать TiO 2 и SiO 2 . Затем TiO 2 и SiO 2 падают и осаждаются на растущем стекле. [1]
Стекло со сверхнизким коэффициентом расширения имеет коэффициент теплового расширения около 10−8 / К при 5–35 °C. [2] Оно имеет теплопроводность 1,31 Вт/(м·°C), термодиффузию 0,0079 см2 / с, среднюю удельную теплоемкость 767 Дж/(кг·°C), точку деформации 890 °C [1634 °F] и предполагаемую точку размягчения 1490 °C [2714 °F], температуру отжига 1000 °C [1832 °F]. [3]
Стекло со сверхнизким коэффициентом расширения имеет предел прочности на растяжение 49,8 МПа (7220 фунтов на кв. дюйм), коэффициент Пуассона 0,17, плотность2,21 г/см 3 (0,079 фунта/дюйм 3 ), удельная жесткость3,12 × 10 6 м (1,23 × 10 8 дюймов ), модуль сдвига29,0 ГПа (4,20 × 10 6 фунтов на квадратный дюйм ), объемный модуль упругости34,1 ГПа (4,95 × 10 6 фунтов на квадратный дюйм ) и модуль упругости67,6 ГПа (9,80 × 10 6 фунтов на квадратный дюйм ). [3]
ULE имеет оптический коэффициент напряжения 4,15 (нм/см)/(кг/см 3 ) [0,292(нм/см) фунт/кв. дюйм] и число Аббе 53,1. [3]
ULE обладает высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям из-за своей твердости, а также не подвержен воздействию практически всех химических агентов. ULE также не проявляет никаких изменений при быстром охлаждении от 350 °C. [3]