Vetroceramica

Il  surriscaldamento accidentale di una fornace per l’ottenimento del vetro portò alla scoperta di un nuovo materiale che  fu detto vetro-ceramica.

Fu infatti nel 1952 che l’inventore statunitense Stanley Donald Stookey, verificando le caratteristiche del vetro, per il cattivo funzionamento del termostato che fece innalzare la temperatura a oltre 1000°C, trovò il manufatto ricoperto di un sottile strato di polvere bianca e notò che il materiale non mostrava la fragilità tipica del vetro.

Fu così che nacquero le vetroceramiche materiali policristallini a grana fine che hanno  proprietà comuni sia ai vetri che alle ceramiche in quanto hanno una fase amorfa e una o una o più fasi cristalline ottenute da una cristallizzazione controllata.

Il vetro è un liquido ad alta viscosità, amorfo, rigido trasparente ed omogeneo ottenuto per lento raffreddamento di silicati fusi. Il vetro è trasparente e duro ma fragile  e tende a rompersi in frammenti taglienti.  Le ceramiche vengono definite come materiali solidi inorganici non metallici duttili allo stato naturale e rigide dopo la fase di cottura. Hanno proprietà caratteristiche quali durezza, resistenza, bassa conducibilità elettrica, fragilità, resistenza alla alte temperature più dei metalli e dei polimeri.

Il primo passo verso l’ottenimento della vetroceramica comporta le tecniche convenzionali per la preparazione del vetro. Il vetro viene dapprima raffreddato e successivamente riscaldato ad una temperatura di 750-1150 °C: tale trattamento comporta una parziale cristallizzazione del vetro. Una  vetroceramica contiene almeno il 50% di struttura cristallina e, in taluni casi essa può raggiungere il 95%

Nella maggior parte dei casi vengono aggiunte alla composizione di base della vetroceramica agenti nucleanti che facilitano e controllano il processo di cristallizzazione.

La cristallizzazione o devetrificazione del vetro per ottenere una vetroceramica è una trasformazione eterogenea che consiste di due stadi detti rispettivamente nucleazione e accrescimento

Durante la nucleazione, per l’aggiunta di specie cristalline che sono insolubili nella massa vetrosa come metalli ( Au, Ag, Pt o Pd) o non metalli ( TiO2, P2O5) si formano piccole quantità di prodotto cristallino mentre nel corso dell’accrescimento il materiale viene riscaldato ad una temperatura che assicura la crescita dei nuclei.

Vi sono, a seconda della composizione, vari tipi di vetroceramica a cui sono legate le proprietà e quindi gli usi specifici. Tra i più importanti tipi di vetroceramiche si hanno:

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Author: Chimicamo

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