Clearceram vs Zerodur：精密光学アプリケーションの完全比較

両材料は、非常に安定した低熱膨張ガラスセラミック材料です。優れた機械的特性により、温度変化に敏感な機器である天文望遠鏡のレンズ、宇宙探査の構造部品、高精度計測機器など、ハイテク産業で頻繁に使用されています。

低膨張ガラスとは？

低熱膨張（CTE）とは、温度が変動した際の材料の熱膨張変化が最小限であることを指します。この特性により、実用アプリケーションで材料のひび割れの主な原因となる熱衝撃に対する強い耐性が得られます。最もよく知られている低膨張ガラス材料は、間違いなくSchott Zerodur とCorning ULEであり、どちらもほぼゼロのCTEを持っています。以下は一般的な低膨張ガラス材料の一部です。

Clearceram vs Zerodur

上の表から、Clearceramガラスはより高い透明度を提供し、光学アプリケーションにより適していることが容易にわかります。

一方、Zerodurは優れた構造剛性を誇り、ミラーにより適しています。さらに、以下のケーススタディは、Clearceram-Zが極めて高い熱安定性を必要とする高精度光学システムで優れた性能を発揮することを示しています。同時に、Zerodurのより高い曲げ強度は、高い機械的応力を受ける航空宇宙ミラーにおいて利点をもたらします。

ケーススタディ

望遠鏡ミラーの安定性試験

出典： 寸法安定性研究 (PubMed経由で参照）)

方法論：
ZerodurとClearceram-Z製のミラー基板を、 –40°Cから+90°C の間で熱サイクル試験に供し、極端な温度変化下での寸法安定性を評価した。

結果：

• Clearceram-Z： 変形は ±0に対する優れた耐性を提供する。1 μm/m·°C
• 以内に留まった。 Zerodur： 偏差は最大

±0に対する優れた耐性を提供する。2 μm/m·°C
に達した。 結論：Clearceram-Zは 優れた寸法安定性を示し、天文望遠鏡ミラーや高分解能撮像装置などの超精密光学システムに特に適している。

耐薬品性試験

出典： OHARA株式会社とSchott AGによる比較酸浸漬研究

方法論：
ClearceramとZerodurのサンプルを 10%塩酸（HCl）溶液に24時間 浸漬し、化学的耐久性を評価した。

所見：

• 両材料とも 表面腐食に対する優れた耐性
• を示した。 表面粗さの変化は
• 0に対する優れた耐性を提供する。01 μm未満

±0に対する優れた耐性を提供する。2 μm/m·°C
目に見える劣化や構造的損傷は観察されなかった。 ClearceramとZerodurはともに卓越した化学的安定性 を示し、半導体や実験室用途などの過酷な化学環境での使用に適している。航空宇宙用途における機械的耐久性

Mechanical Durability in 航空宇宙 用途

出典： Schott AGによる技術分析 Schott AG

重要な洞察：
Zerodurは Clearceramと比較して高い曲げ強度 を示し、 機械的応力や構造荷重に対する優れた耐性を提供する。

工学的含意：
これにより、Zerodurは 材料が耐えなければならない航空宇宙ミラーシステムや構造部品の優先的な選択肢となる。 熱安定性要件と機械的応力の両方に対する優れた耐性を提供する。

調達と機械加工のアドバイス

ZerodurやClearceramのような超低膨張材料を扱う場合、材料選定と同様に機械加工の能力も重要です。これらの材料は安定していますが、脆く、加工条件に敏感です。

実際には、工具の選択、加工中の応力制御、光学グレード部品の経験などの要因が、最終結果に大きな違いをもたらす可能性があります。

当社は、複雑な形状や厳しい公差の部品を含む、Zerodurおよび類似のガラスセラミックスの機械加工に関する実践的な経験を持っています。関連プロジェクトに取り組んでいる場合は、お気軽にお問い合わせください。喜んで確認し、フィードバックを共有します。