Зеродур

Zerodur — литий -алюмосиликатная стеклокерамика, производимая Schott AG . Zerodur имеет близкий к нулю коэффициент теплового расширения (КТР) и используется для высокоточных приложений в оптике телескопов , микролитографических машинах и инерциальных навигационных системах .

Основные области применения Zerodur включают телескопическую оптику в астрономии ^[2] и космических приложениях, ^[3] литографические машины для микрочипов и дисплеев, ^[4] и инерциальные измерительные системы для навигации. ^{[5] [6]}

В астрономии он используется для зеркальных подложек в больших телескопах , таких как телескоп Хобби-Эберли ^[7] , телескопы Кека I и Кека II ^[8] , Гран Телескопио Канариас ^[9] , Оптический телескоп Девастхал ^[10] , 8,2-метровый Очень Большой Телескоп Европейской Южной Обсерватории ^[11] и 39-метровый Чрезвычайно Большой Телескоп ^[12] . Он также использовался для главного зеркала воздушного телескопа SOFIA [ ^{13] .}

В космосе он использовался для формирования изображений в спутниках наблюдения за Землей Meteosat ^[14] и для оптической скамьи в миссии LISA Pathfinder ^[15] .

В микролитографии Zerodur используется в шаговых двигателях пластин и сканирующих машинах для точного и воспроизводимого позиционирования пластин. ^{[16] [17]} Он также используется в качестве компонента в преломляющей оптике для фотолитографии . ^[18]

В инерциальных измерительных устройствах Zerodur используется в кольцевых лазерных гироскопах . ^[19]

Zerodur имеет как аморфный (стекловидный) компонент, так и кристаллический компонент. Его наиболее важными свойствами ^[20] являются:

• Материал демонстрирует особенно низкое тепловое расширение со средним значением 0 ± 0,007×10−6 ^К − ¹ в диапазоне температур от 0 до 50 °C. ^[21]
• Высокая трехмерная однородность ^[21] с небольшим количеством включений, пузырьков и внутренних полос.
• Твёрдость аналогична твёрдости боросиликатного стекла .
• Высокое сродство к покрытиям .
• Низкая проницаемость гелия .
• Непористый.
• Хорошая химическая стабильность.
• Вязкость разрушения приблизительно 0,9 МПа·м ^1/2 . ^{[22] [23]}

• Дисперсия _: ( nF − nC ₎ = 0,00967
• Плотность : 2,53 г/см3 ^при 25 °C
• Модуль Юнга : 9,1 × 10¹⁰  Па
• Коэффициент Пуассона : 0,24
• Удельная теплоемкость при 25 °C: 0,196 кал/(г·К) = 0,82 Дж/(г·К)
• Коэффициент теплового расширения (от 20 °C до 300 °C): 0,05 ± 0,10 × 10⁻⁶ /К
• Теплопроводность : при 20 °C: 1,46 Вт/(м·К)
• Максимальная температура применения: 600 °C
• Поведение по сопротивлению удару в значительной степени похоже на поведение других стекол ^[24]

Компания Schott под руководством Юргена Петцольдта начала разрабатывать стеклокерамику в 1960-х годах в ответ на спрос на стеклокерамику с низким коэффициентом расширения для телескопов. ^[25]

В 1966 году Ганс Эльзассер , основатель и директор Института астрономии Макса Планка , спросил компанию, может ли она производить большие отливки размером почти 4 метра с использованием стеклокерамики с низким коэффициентом расширения для подложек зеркал телескопов. Заказ на заготовку зеркала размером 3,6 м (12 футов) вместе с десятью подложками зеркал меньшего размера был принят в ноябре 1968 года. Разработка была завершена к декабрю 1969 года, а зеркала были доставлены к концу 1975 года. ^[25]

В 1984 году зеркальная подложка была введена в эксплуатацию в телескопе обсерватории Калар-Альто в Испании. Затем последовали дальнейшие заказы на заготовки зеркал. ^[26]

• CorningWare
• Макор
• Кольцевой лазерный гироскоп
• Ситалл