nollalämpötilakerroinmateriaalien

Nollalämpötilakerroinmateriaalit, tunnetaan myös nimellä zero thermal expansion materials (ZTE), ovat aineita, joiden tilavuus ei merkittävästi muutu lämpötilan vaihdellessa. Tämä ominaisuus tekee niistä ihanteellisia sovelluksiin, joissa vakaus ja tarkkuus ovat kriittisiä. Tällaisia sovelluksia ovat esimerkiksi optiset mittauslaitteet, tarkkuusinstrumentit ja avaruusteknologia.

Perinteisissä materiaaleissa lämpötilan noustessa atomien värähtely lisääntyy, mikä johtaa tilavuuden kasvuun (positiivinen lämpölaajeneminen). Vastaavasti lämpötilan laskiessa materiaali kutistuu. Nollalämpötilakerroinmateriaalit sen sijaan osoittavat erittäin pientä tai olematonta lämpölaajenemista laajalla lämpötila-alueella.

Yksi tunnetuimmista nollalämpötilakerroinmateriaaleista on Zerodur, lasikeramiikka, jota käytetään laajasti kaukoputkien peileissä ja muissa optisissa komponenteissa. Toinen esimerkki on erilaiset kvartsilasit, kuten sulatettu kvartsi, jolla on alhainen lämpölaajenemiskerroin, mutta ei täysin nolla. Myös jotkin metalliseokset ja keraamit voivat osoittaa nollalämpötilakerroinominaisuuksia.

Nollalämpötilakerroinominaisuudet perustuvat usein materiaalin sisäiseen rakenteeseen ja atomien välisten sidosten ominaisuuksiin. Jotkin materiaalit voivat sisältää rakenteita, joissa yhdenlaisen lämpölaajenemisen vaikutukset kumoavat toiset, johtaen kokonaisvaltaiseen lämpötilavakauteen. Näiden materiaalien kehitys on jatkuvaa, ja niitä tutkitaan yhä uusissa sovelluksissa, joissa tarvitaan äärimmäistä mittatarkkuutta ja stabiilisuutta vaihtelevissa olosuhteissa.