شیشه با انبساط بسیار پایین

**شیشه با انبساط بسیار پایین** (، به اختصار ULE) نام تجاری ثبت‌شدهٔ شرکت کورنینگ (Corning Incorporated) برای نوعی شیشه ویژه است که ضریب انبساط گرمایی بسیار ناچیزی دارد. این شیشه از سیلیس (SiO۲) و کمتر از ۱۰ درصد تیتانیوم دی‌اکسید (TiO۲) تشکیل شده‌است. مقاومت بالای آن در برابر انبساط گرمایی سبب می‌شود که در برابر شوک حرارتی دمای بالا بسیار پایدار باشد. شرکت کورنینگ از دههٔ ۱۹۶۰ میلادی این شیشه را تولید می‌کند و کاربردهای آن همچنان در فناوری‌های پیشرفته اهمیت فراوانی دارد.

پرکاربردترین بهره‌گیری از شیشهٔ ULE در ساخت آینه‌ها و عدسی‌های تلسکوپ‌های فضایی و زمینی است. شناخته‌شده‌ترین نمونه، آینهٔ اصلی تلسکوپ فضایی هابل است. نمونهٔ دیگر آینه‌های تلسکوپ سوبارو است. ساختار این ماده کاملاً بی‌شکل (آمورف) است و همین ویژگی آن را در ردهٔ شیشه‌ها و نه سرامیک‌ها قرار می‌دهد.

## کاربردها

کاربردهای فراوانی برای شیشهٔ ULE وجود دارد؛ اما رایج‌ترین آن‌ها ساخت آینه‌ها و عدسی‌ها برای تلسکوپ‌های فضایی و زمینی است. یکی از شناخته‌شده‌ترین نمونه‌ها آینهٔ تلسکوپ فضایی هابل و نمونهٔ دیگر مجموعه آینه‌های تلسکوپ جمینای (Gemini) است. در این کاربردها آینه‌های تلسکوپ‌ها به‌ویژه واحدهای بسیار بزرگ و پردقت نباید حتی اندکی تغییر شکل دهند زیرا در غیر این صورت تلسکوپ از کانون خارج می‌شود. برخی دیگر از کاربردهای شیشهٔ ULE عبارت‌اند از:
* زیرلایه‌های با انبساط بسیار پایین برای آینه‌ها و دیگر قطعات نوری
* استانداردهای طول
* پایه‌های آینهٔ سبک‌وزن لانه‌زنبوری
* تلسکوپ‌های نجومی
* فناوری اندازه‌گیری دقیق
* کاواک‌های لیزری

کاربرد نوظهور دیگری که چشم‌انداز امیدبخشی دارد بهره‌گیری از این شیشه در صنعت نیمه‌رسانا است که باز هم به دلیل خلوص بالا و انبساط بسیار پایین شیشهٔ ULE است.

## ساختار
ساختار شیشهٔ ULE کاملاً بی‌شکل (آمورف) است و از همین رو یک شیشه به‌شمار می‌آید نه یک سرامیک. بی‌شکل بودن این ماده از آنجا ناشی می‌شود که هیچ فاز بلوری در درون ساختار وجود ندارد و در نتیجه نظم بلندبُرد در آن دیده نمی‌شود.

## فرایند ساخت

شیوهٔ ساخت شیشهٔ ULE با روش معمول تولید شیشه تفاوت چشمگیری دارد. به‌جای مخلوط کردن مواد پودری، ذوب کردن و ریختن ورقه‌های شیشه، این شیشه به دلیل دمای بالای ذوبش از طریق فرایند آبکافت شعله‌ای () ساخته می‌شود. در این فرایند پیش‌مادهای با خلوص بالا به درون شعله‌ها تزریق می‌شوند که واکنش شیمیایی آن‌ها موجب تشکیل TiO۲ و SiO۲ می‌گردد. این ذرات سپس فرو می‌ریزند و روی بوتهٔ شیشهٔ در حال رشد رسوب می‌کنند.

## ویژگی‌ها
### گرمایی
شیشهٔ ULE دارای ضریب انبساط گرمایی در حدود 10−۸/K در دمای ۵ تا ۳۵ درجهٔ سلسیوس است. رسانایی گرمایی آن ۱٫۳۱ وات بر (متر·درجهٔ سلسیوس)، پخش گرمایی ۰٫۰۰۷۹ سانتی‌متر مربع بر ثانیه، گرمای ویژهٔ میانگین ۷۶۷ ژول بر (کیلوگرم·درجهٔ سلسیوس)، نقطهٔ کرنش ۸۹۰ درجهٔ سلسیوس، نقطهٔ نرم‌شدن تخمینی ۱۴۹۰ درجهٔ سلسیوس و نقطهٔ بازپخت ۱۰۰۰ درجهٔ سلسیوس است.

### مکانیکی
مقاومت کششی نهایی این شیشه ۴۹٫۸ مگاپاسکال، نسبت پواسون ۰٫۱۷ و چگالی ۲٫۲۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب است. مدول برشی آن ۲۹٫۰ گیگاپاسکال، مدول حجمی ۳۴٫۱ گیگاپاسکال و مدول کشسان ۶۷٫۶ گیگاپاسکال گزارش شده‌است.

### نوری
ضریب نوری تنش شیشهٔ ULE برابر ۴٫۱۵ (nm/cm)/(kg/cm³) و عدد آبه آن ۵۳٫۱ است.

### دیگر ویژگی‌ها
شیشهٔ ULE به دلیل سختی بالا مقاومت زیادی در برابر فرسایش جوّی دارد و تقریباً هیچ عامل شیمیایی بر آن اثر نمی‌گذارد. همچنین این شیشه هنگام سرد شدن سریع از دمای ۳۵۰ درجهٔ سلسیوس هیچ تغییری نشان نمی‌دهد.

## جستارهای وابسته
* شیشه-سرامیک
* شیشه سیلیسی
* شیشه بوروسیلیکات

## منابع

* 

رده:ترکیب‌های شیشه