ZERODUR Vetroceramica lavorabile

ZERODUR è una-vetro{1}}ceramica ad alte prestazioni nota per la sua caratteristica più importante: un coefficiente di espansione termica (CTE) vicino allo zero, che fornisce un'eccezionale stabilità dimensionale in un ampio intervallo di temperature. Sebbene il nome contenga "ceramica", tecnicamente si tratta di un vetro che subisce uno speciale trattamento termico (ceramizzazione), formando nano-cristalli distribuiti uniformemente all'interno della sua struttura, che gli conferiscono le sue proprietà fisiche uniche. Il termine "lavorabile a macchina" si riferisce al fatto che può essere modellato con relativa facilità utilizzando le tradizionali tecniche di lavorazione del vetro (come taglio, foratura, molatura) nello stato "verde" prima della ceramizzazione finale. Successivamente viene trasformato nel suo stato finale di espansione zero-attraverso questo trattamento termico.

• Stabilità termica estrema ed espansione quasi-zero: il suo coefficiente medio di espansione termica è vicino allo zero in un ampio intervallo di temperature intorno alla temperatura ambiente. Ciò significa che i cambiamenti della temperatura ambientale non causano quasi alcun cambiamento dimensionale nel materiale, che è il suo vantaggio principale come substrato per piattaforme e componenti ottici ad alta-precisione.
• Eccellente omogeneità strutturale e isotropia: la struttura interna del materiale è uniforme e le sue proprietà fisiche (come coefficiente di espansione, modulo di Young) sono coerenti in tutte le direzioni, evitando problemi di deformazione o stress causati da differenze direzionali.
• Elevata durezza e resistenza all'usura: presenta un'elevata durezza superficiale, una buona resistenza all'usura e ai graffi, che lo rendono adatto per applicazioni che richiedono precisione superficiale a lungo-termine.
• Buona stabilità chimica: presenta una buona resistenza all'acqua, agli acidi, agli alcali e ai solventi organici, adatta a vari ambienti.
• Compatibilità con il vuoto: il materiale non è-poroso, non-igroscopico e ha un tasso di degassamento estremamente basso, soddisfacendo pienamente i requisiti per gli ambienti con vuoto elevato e ultra-elevato.
• Lavorabilità: Nello stato di “vetro verde” prima della ceramizzazione finale è lavorabile. Dopo la ceramizzazione completa, anche se molto dura, può ancora essere molata e lucidata con estrema-precisione utilizzando utensili diamantati per ottenere una qualità ottica della superficie.

• Coefficiente di espansione termica (CTE, da 0 gradi a 50 gradi): ≈ 0 ± 0,10 x 10⁻⁶ /K (sono disponibili diversi gradi di precisione, ad esempio "Classe 0", "Classe 1", "Classe 2", con intervalli variabili).
• Densità: circa 2,53 g/cm³.
• Modulo di Young: circa 90,3 GPa.
• Rapporto di Poisson: circa 0,24.
• Conduttività termica (20 gradi): circa 1,46 W/(m·K).
• Capacità termica specifica (20 gradi): circa 0,80 J/(g·K).
• Temperatura operativa massima (a lungo-termine): circa 500 gradi.
• Trasparenza: Opaca, tipicamente bianca o di colore chiaro.

Sulla base della sua impareggiabile stabilità dimensionale e delle proprietà fisiche complete, ZERODUR è ampiamente utilizzato in campi con requisiti estremamente esigenti in termini di resistenza alla deformazione termica e stabilità a lungo-termine:

• Ottica e astronomia-di fascia alta:

Specchi grezzi per grandi telescopi astronomici: il materiale preferito per gli specchi primari e secondari dei principali telescopi terrestri-e spaziali in tutto il mondo (ad esempio, il Very Large Telescope VLT, il Large Synoptic Survey Telescope LSST).

Sistemi ottici per macchine litografiche: utilizzati per substrati riflettenti in apparecchiature di produzione di semiconduttori centrali come gli scanner per litografia Extreme Ultraviolet (EUV).

Riflettori e specchi piatti ad alta-precisione: utilizzati negli interferometri laser, nei sistemi satellitari di osservazione della Terra e nei telescopi spaziali.

• Misurazione e metrologia di precisione:

Scale di riferimento ed Etalon: servono come standard fisici altamente stabili per la misurazione di lunghezze e angoli.

Cavità ottiche per giroscopi laser: fornisce una cavità risonante stabile per sistemi di navigazione inerziale ad alta-precisione.

Piattaforme e basi per interferometro: utilizzate in apparecchiature di misurazione di ultra-precisione come rilevatori di onde gravitazionali (ad es. LIGO) e sistemi di misurazione della topografia superficiale su scala nano-.

• Attrezzature per la produzione e l'ispezione di semiconduttori:

Stadi wafer e stadi reticolo: trasporta wafer o reticoli di silicio in apparecchiature di litografia e ispezione, che richiedono stabilità termica e planarità a livello nanometrico-.

Basi per piattaforme di movimento di precisione: forniscono una base rigida e stabile per i sistemi di posizionamento di precisione di tali apparecchiature.

• Ricerca aerospaziale e scientifica:

Componenti strutturali satellitari e strutture di supporto ottico: mantengono la forma e le dimensioni nell'ambiente di temperatura dello spazio che cambia drasticamente.

Apparati sperimentali per la fisica delle alte- energie: come strutture di supporto o riflettori per rilevatori di particelle.

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