La ceramica è una ceramica composta da microcristalli dispersi in una fase vetrosa . Inventato nel 1954, è un materiale recente rispetto al vetro e alla ceramica . Questa particolare struttura conferisce alla vetroceramica proprietà che mancano alle ceramiche cristalline, come la resistenza agli shock termici. Ciò consente il loro utilizzo per realizzare piastre riscaldanti e specchi giganti per telescopi .
Sebbene l'idea di una ceramica di vetro cristallizzata fosse già stata avanzata nel 1739 da René-Antoine Ferchault de Réaumur , i mezzi tecnici necessari e l'attuazione di queste idee non videro la luce. due secoli dopo.
In un design più recente come vetro e ceramica , la vetroceramica dà origine a un esperimento fallito di S. Donald Stookey (in) , uno scienziato della Corning Inc. , mentre stava sviluppando la sua esperienza di foto-opalizzazione . Nel 1954, durante un ciclo termico per il trattamento delle lastre di vetro opale, il forno fu mal regolato a causa di un difettoso regolatore di temperatura. La lastra di vetro subisce una temperatura di 800 ° C anziché 450, e una volta sfornata, presentava un aspetto opaco e una solidità molto superiore al vetro originale, essendo la lastra "vetroceramica accidentale" caduta a terra senza interruzioni. .
Questa lastra di vetro era un vetro di silicato di litio in cui Stookey cercava di far precipitare particelle d' argento . L'argento nel vetro viene utilizzato come agente nucleante per cristallizzare il vetro. Mentre conduceva ulteriori ricerche, ha notato che l'argento e i metalli colloidali non erano buoni agenti nucleanti, a differenza di altri agenti come il titanio e gli ossidi di zirconio (TiO 2e ZrO 2).
Negli ultimi 60 anni, l'evoluzione di nuovi metodi di lavorazione del vetro e della ceramica e la comparsa di una pletora di nuove composizioni ed esotiche nanostrutture e microstrutture hanno portato a una revisione della definizione di vetroceramica: la vitroceramica è un inorganico e non -materiale metallico, preparato mediante cristallizzazione controllata di vetri attraverso vari metodi di lavorazione. Contengono almeno un tipo di fase cristallina funzionale e vetro residuo. La frazione di volume cristallizzata può variare da ppm a quasi il 100%.
La vetroceramica si ottiene dopo il trattamento termico specifico di una speciale pasta di vetro denominata “vetro precursore” nella quale viene introdotta una bassa concentrazione di nucleante. Gli agenti devono essere distribuiti nel modo più omogeneo possibile in modo che la cristallizzazione sia. Il risultato è un materiale parzialmente microcristallizzato e parzialmente vetroso, il tipo e la configurazione dei cristalli dipendono in gran parte dalla composizione del vetro precursore.
Un metodo più recente, però, non consiste più nel ceramizzare una pasta di vetro ma nella sinterizzazione e cristallizzazione della polvere di vetro.
I vetri precursori possono essere suddivisi in diverse grandi categorie, ciascuna con le sue famiglie e le sue proprietà particolari, queste categorie sono: i silicati dei metalli alcalini e dei metalli alcalino terrosi , l' alluminosilicato , i fluorosilicati (in) , i silicofosfati, la fayalite , i fosfati , vetri strutturali simili alla perovskite o all'ilmenite , di ferriti di bario (en) e titanati di bario .
Esistono due tipi di agenti nucleanti o agenti nucleanti:
Tra i metalli solubili nel vetro precursore ci sono rame , oro , argento e platino .
Le vetroceramiche trovano applicazione in campi estremamente diversi, tutti richiedono una buona resistenza agli shock termici e una bassissima deformabilità con il calore.
Le ceramiche di vetro sono state utilizzate molto rapidamente, uno o due anni dopo la loro scoperta. Il Pyroceram (in) , Corning Glass Works è stato utilizzato per un radome in ceramica di un missile balistico . Il precursore del vetro della Vetroceramica è un eutettico del sistema ternario MgO, Al 2 O 3, SiO 2, a cui è stato aggiunto ossido di titanio come agente nucleante, formando una vetroceramica composta essenzialmente da cordierite (2 MgO, 2Al 2 O 3, 5SiO 2) con coefficiente di dilatazione termica di 26 × 10 −7 K −1 , perdite dielettriche molto basse e buona resistenza all'abrasione.
La ceramica CorningWare (in) è stata sviluppata nello stesso periodo per essere utilizzata come pentola . Sotto forma di stoviglie bianche, questa vetroceramica si basa sul sistema ternario LiO 2, Al 2 O 3, SiO 2noto come "LAS" sotto forma di β- spodumene (LiO 2Al 2 O 34SiO 2).