La vetroceramica è un materiale policristallino noto per la sua infrangibilità e resistenza alla corrosione. Sviluppato nel 1952, ha avuto origine da un malfunzionamento di un termostato in una fornace che portò il vetro all’interno a superare i 1000 °C. L’osservazione iniziale da parte di un chimico mise in evidenza la presenza di uno strato bianco, privo della tipica fragilità del vetro, dando vita a questo nuovo materiale che unisce le migliori caratteristiche del vetro e della ceramica, grazie alla presenza di fasi amorfe e cristalline. La produzione della vetroceramica avviene tramite una ricristallizzazione controllata.
La produzione della vetroceramica
La vetroceramica si caratterizza per una struttura che combina una parte vetrosa, quindi amorfa, e una parte cristallina. La sua produzione inizia con i processi tipici del vetro, un materiale che è trasparente, duro ma fragile. Successivamente, il vetro viene riscaldato a temperature elevate, tra i 750 e i 1150 °C, per favorire la ricristallizzazione parziale. Si considera vetroceramica quando supera il 50% di fase cristallina, con valori che possono arrivare fino al 95%. A questo scopo, si possono aggiungere agenti nucleanti che controllano il processo di cristallizzazione.
Durante l’accrescimento dei grani cristallini, vengono aggiunti elementi o composti insolubili che conferiscono proprietà essenziali. Tra i principali tipi di vetroceramica, si possono citare:
- Ossido di Litio, ossido di Alluminio e ossido di Silicio: LAS, noti per la resistenza agli shock termici e per elevate proprietà chimico-meccaniche;
- Ossido di Mangnesio, ossido di Alluminio e ossido di Silicio: MAS, caratterizzati da un’alta resistenza meccanica a elevate temperature;
- Ossido di Zinco, ossido di Alluminio e ossido di Silicio: ZAS, utilizzati nel settore meccanico.
Utilizzi della vetroceramica
Le proprietà intrinseche della vetroceramica la rendono un materiale versatile. La capacità di affrontare sbalzi termici estremi senza rompersi la rende ideale per applicazioni in ambienti ad alta temperatura, come i piani cottura a induzione e i caminetti. La sua superficie resistente ai graffi è particolarmente utile in contesti dove l’usura rappresenta un problema, come nella ricostruzione dentale.
Il coefficiente di espansione termica della vetroceramica è quasi nullo, mantenendo stabilità e forma anche in presenza di notevoli variazioni di temperatura, fino a circa 700 °C. Inoltre, la vasta gamma di finiture e colori disponibili contribuisce a una perfetta integrazione nei progetti di design contemporaneo.
Applicazioni in ambito scientifico e industriale
La vetroceramica non è prevalentemente limitata a oggetti di design o alla cucina; trova applicazione anche in campi avanzati come l’astronomia. È utilizzata in strumenti di alta precisione, come il Telescopio Spaziale Hubble, per la sua stabilità dimensionale e resistenza al calore. Anche l’industria aerospaziale ne fa uso per componenti esposti a temperature estreme. Inoltre, molte vetroceramiche destinate a oggetti comuni sono realizzate riciclando vetro industriale, rendendole una scelta più sostenibile dal punto di vista ambientale.
Il telescopio spaziale Hubble della NASA.
