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
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:
- Substratos de expansão ultrabaixa para espelhos e outras ópticas
- Padrões de comprimento
- Suportes de espelho de favo de mel leves
- Telescópios astronômicos
- Tecnologia de medição de precisão
- Cavidades de laser
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
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.