El vidrio de expansión ultrabaja ( ULE ) es una marca registrada de Corning Incorporated . ULE tiene un coeficiente de expansión térmica muy bajo y contiene como componentes sílice y menos del 10% de dióxido de titanio . Esta alta resistencia a la expansión térmica lo hace muy resistente al choque térmico de alta temperatura. Corning fabrica ULE desde la década de 1960, [1] pero sigue siendo muy importante para las aplicaciones actuales.
Hay muchas aplicaciones para ULE, pero la más común, con diferencia, es la de espejos y lentes para telescopios tanto en entornos espaciales como terrestres. Uno de los ejemplos más conocidos del uso de ULE se encuentra en el espejo del Telescopio Espacial Hubble . Otro buen ejemplo de su aplicación es el banco de espejos del telescopio Gemini . Este tipo de material es necesario para esta aplicación porque los espejos de los telescopios, especialmente los muy grandes y de alta precisión, no pueden doblarse ni perder su forma ni siquiera ligeramente. Si esto ocurriera, el telescopio quedaría desenfocado. [1] Algunos otros ejemplos y usos de ULE son:
Otro uso más nuevo para este material que se muestra prometedor es en la industria de los semiconductores, esto nuevamente debido a la pureza y la expansión extremadamente baja del vidrio ULE. [1]
La estructura de ULE es completamente amorfa; Por eso es de vidrio, no de cerámica. La estructura amorfa del material proviene de que no hay fases cristalinas dentro de la estructura, por lo que no hay un orden de largo alcance.
La forma en que se fabrica ULE es muy diferente de la forma estándar en que se fabrica el vidrio. En lugar de mezclar materiales en polvo en un lote, fundir ese lote y verter láminas de vidrio, el ULE, al ser un vidrio de tan alta temperatura, debe fabricarse mediante un proceso de hidrólisis a la llama. En este proceso se inyectan precursores de alta pureza en las llamas, lo que hace que reaccionen y formen TiO 2 y SiO 2 . El TiO 2 y el SiO 2 caen entonces y se depositan sobre el vaso en crecimiento. [1]
El vidrio de expansión ultrabaja tiene un coeficiente de expansión térmica de aproximadamente 10 −8 /K a 5–35 °C. [2] Tiene una conductividad térmica de 1,31 W/(m·°C), difusión térmica de 0,0079 cm 2 /s, un calor específico medio de 767 J/(kg·°C), un punto de deformación de 890 °C [1634 °F], y un punto de reblandecimiento estimado de 1490 °C [2714 °F], un punto de recocido de 1000 °C [1832 °F]. [3]
El vidrio de expansión ultrabaja tiene una resistencia máxima a la tracción de 49,8 MPa (7220 psi), una relación de Poisson de 0,17, una densidad de2,21 g/ cm3 (0,079 lb/in 3 ), una rigidez específica de3,12 × 10 6 m (1,23 × 10 8 pulg ), un módulo de corte de29,0 GPa (4,20 × 10 6 psi ), un módulo volumétrico de34,1 GPa (4,95 × 10 6 psi ), y un módulo elástico de67,6 GPa (9,80 × 10 6 psi ). [3]
ULE tiene un coeficiente óptico de tensión de 4,15 (nm/cm)/(kg/cm 3 ) [0,292 (nm/cm) psi] y un número de Abbe de 53,1. [3]
ULE tiene una alta resistencia a la intemperie debido a su dureza y además no se ve afectado por casi todos los agentes químicos. ULE tampoco muestra cambios cuando se enfría rápidamente desde 350 °C. [3]