Vidro de expansão ultrabaixa - Ultra low expansion glass

Ultra low expansion glass ( ULE ) é uma marca registrada da Corning Incorporated . O ULE tem um coeficiente de expansão térmica muito baixo e contém como componentes sílica e menos de 10% de dióxido de titânio . Essa alta resistência à expansão térmica o torna muito resistente a choques térmicos de alta temperatura. O ULE é feito pela Corning desde 1960, mas ainda é muito importante para as aplicações atuais.

Formulários

Espelho telescópico Hubble feito de vidro ULE.

Existem muitas aplicações para o ULE, mas de longe a mais comum é para espelhos e lentes para telescópios em ambientes espaciais e terrestres. Um dos exemplos mais conhecidos do uso do ULE está no espelho do telescópio Hubble . Outro bom exemplo de sua aplicação está no banco de espelhos do telescópio Gemini . Este tipo de material é necessário para esta aplicação porque os espelhos dos telescópios, especialmente unidades muito grandes e de alta precisão, não podem dobrar ou perder sua forma, mesmo que ligeiramente. Se isso acontecesse, o telescópio estaria fora de foco. Alguns outros exemplos e usos do ULE são:

Outro uso mais recente para este material que está se mostrando promissor é na indústria de semicondutores, novamente por causa da pureza e da expansão extremamente baixa do vidro ULE.

Estrutura

A estrutura do ULE é completamente amorfa; por isso é um vidro, não uma cerâmica. A estrutura amorfa do material vem do fato de não haver fases de cristal dentro da estrutura, então não há ordem de longo alcance.

Em processamento

Diagrama do processo de fabricação do vidro ULE.

A forma como o ULE é feito é muito diferente da forma padrão como o vidro é feito. Em vez de misturar materiais em pó em um lote, derretendo esse lote e despejando folhas de vidro, ULE, sendo um vidro de alta temperatura, tem que ser feito em um processo de hidrólise por chama . Nesse processo, precursores de alta pureza são injetados nas chamas, o que faz com que elas reajam e formem TiO 2 e SiO 2 . O TiO 2 e o SiO 2 caem e são depositados no vidro crescente.

Propriedades

Térmico

O vidro de expansão ultrabaixa tem um coeficiente de expansão térmica de cerca de 10 −8 / K a 5–35 ° C. Tem uma condutividade térmica de 1,31 w / (m • ° C), difusão térmica de 0,0079 cm 2 / s, um calor específico médio de 767 J / (kg • ° C), um ponto de deformação de 890 ° C [1634 ° F], e um ponto de amolecimento estimado de 1490 ° C [2714 ° F], um ponto de recozimento de 1000 ° C [1832 ° F].

Mecânico

O vidro de expansão ultrabaixa tem uma resistência à tração final de 49,8 MPa (7.220 psi), um coeficiente de Poisson de 0,17, uma densidade de 2,21 g / cm 3 ( 0,079 lb / in 3 ), uma rigidez específica de 3,12 × 10 6  m ( 1,23 × 10 8  pol. ), Um módulo de cisalhamento de 29,0 GPa ( 4,20 × 10 6  psi ), um módulo em massa de 34,1 GPa ( 4,95 × 10 6  psi ), e um módulo de elasticidade de 67,6 GPa ( 9,80 × 10 6  psi ).

Ótico

ULE tem um Coeficiente de presso ptico de 4,15 (nm / cm) / (kg / cm 3 ) [0,292 (nm / cm) psi], e um número de Abbe de 53,1.

Outro

O ULE tem alta resistência ao intemperismo devido à sua dureza e também não é afetado por quase todos os agentes químicos. O ULE também não mostra alterações quando resfriado rapidamente de 350 ° C.

Referências