Cerámica de vidrio
Las vitrocerámicas son materiales policristalinos producidos mediante la cristalización controlada del vidrio base. Los materiales vitrocerámicos comparten muchas propiedades tanto con los vidrios como con la cerámica . Las vitrocerámicas tienen una fase amorfa y una o más fases cristalinas y se producen mediante la llamada "cristalización controlada" en contraste con una cristalización espontánea, que normalmente no se desea en la fabricación de vidrio. La vitrocerámica tiene la ventaja de fabricación del vidrio, así como propiedades especiales de la cerámica. Cuando se utilizan para sellar, algunas vitrocerámicas no requieren soldadura fuerte , pero pueden soportar temperaturas de soldadura fuerte de hasta 700 °C. [1]Las vitrocerámicas suelen tener entre un 30 % [m/m] y un 90 % [m/m] de cristalinidad y producen una variedad de materiales con propiedades interesantes como cero porosidad , alta resistencia, tenacidad, translucidez u opacidad , pigmentación , opalescencia , baja o incluso expansión térmica negativa , estabilidad a alta temperatura, fluorescencia , maquinabilidad, ferromagnetismo , reabsorción o alta durabilidad química, biocompatibilidad , bioactividad , conductividad iónica, superconductividad , capacidades de aislamiento, baja pérdida y constante dieléctrica , altaresistividad y tensión de ruptura. Estas propiedades se pueden adaptar controlando la composición del vidrio base y mediante un tratamiento térmico/cristalización controlado del vidrio base. En la fabricación, la vitrocerámica se valora por tener la resistencia de la cerámica pero las propiedades de sellado hermético del vidrio.
La vitrocerámica se produce principalmente en dos pasos: primero, se forma un vidrio mediante un proceso de fabricación de vidrio. El vidrio se enfría y luego se vuelve a calentar en un segundo paso. En este tratamiento térmico el vidrio cristaliza parcialmente . En la mayoría de los casos se añaden agentes de nucleación a la composición base de la vitrocerámica. Estos agentes de nucleación ayudan y controlan el proceso de cristalización. Debido a que generalmente no hay prensado ni sinterizado, la vitrocerámica no tiene poros, a diferencia de la cerámica sinterizada .
Existe una amplia variedad de sistemas de vitrocerámica, por ejemplo, el sistema Li 2 O × Al 2 O 3 × n SiO 2 (sistema LAS), el sistema MgO × Al 2 O 3 × n SiO 2 (sistema MAS), el sistema ZnO × Sistema Al 2 O 3 × n SiO 2 (sistema ZAS).
La clave para diseñar un material de vitrocerámica es controlar la nucleación y el crecimiento de cristales en el vidrio base. La cantidad de cristalinidad variará según la cantidad de núcleos presentes y el tiempo y la temperatura a la que se calienta el material. [2] [3] Es importante entender los tipos de nucleación que ocurren en el material, ya sea homogéneo o heterogéneo.
La nucleación homogénea es un proceso resultante de la inestabilidad termodinámica inherente de un material vítreo. [3] Cuando se aplica suficiente energía térmica al sistema, la fase vítrea metaestable comienza a regresar al estado cristalino de menor energía. [2] El término "homogéneo" se usa aquí porque la formación de núcleos proviene del vidrio base sin ninguna segunda fase o superficie que promueva su formación.
La nucleación heterogénea es un término que se usa cuando se introduce una segunda fase o "agente de nucleación" en el sistema. [3] La presencia de una segunda fase o superficie puede actuar como catalizador para la nucleación y es particularmente eficaz si hay epitaxia entre el núcleo y el sustrato. [3]
