Циркониева керамика: Супер здравият материал, който се крие на пръв поглед

Случвало ли ви се е да захапете нещо твърдо и да се притеснявате, че ще си счупите зъб? Или сте се чудили защо някои ножове остават остри много по-дълго от други? Тук идва ред на циркониевата керамика - този недооценен източник на енергия, който е здрав, лъскав и се появява на всякакви неочаквани места. Тя е направена от циркониев диоксид, което е красив начин да се каже, че е получена от елемента цирконий, който идва от минерали като циркона. За първи път се натъкнах на него, когато си купувах нов часовник; безелът беше от цирконий, устойчив на надраскване и блестящ като нов дори след години носене. Това ме накара да науча повече за това как този материал съчетава твърдост, подобна на диаманта, с практичност в реалния свят.

Това, което отличава циркония, е убийствената комбинация от здравина и еластичност. По скалата на Моос той е с твърдост около 8,5, което означава, че е на нивото на сапфирите и може да понесе удари, без да се напука лесно. Тайният сос е "трансформационното закаляване" - когато стресът се отрази на кристалната структура, тя се променя малко, поглъщайки енергията и спирайки пукнатините. Материалът сякаш се отбранява. Освен това той почти не провежда топлина, не се поддава на корозия и не реагира с химикали, което го прави изключително безопасен за контакт с тялото. Въпреки това суровият цирконий може да бъде капризен; той променя фазите си при висока температура, така че ние го обогатяваме с неща като итрия или магнезия, за да го фиксираме в стабилна форма. Без това той би се разширил и разрушил при температурни колебания.

Историята също е доста интересна. Цирконий е забелязан още през 1700 г. в скъпоценни камъни, но цирконият като здрава керамика започва да се използва едва през 70-те години на миналия век. Един австралийски учен, Рон Гарви, разгадава кода за създаването на издръжлив цирконий, наричайки го "керамична стомана" заради неговата металоподобна зърнистост, но без теглото му. В днешно време тя се произвежда чрез пресоване на прах от циркониев оксид във форми и изпичането му при безумно високи температури в процес, наречен синтероване. Набавянето на суровината не е лесна разходка - по-голямата част от нея идва от Австралия или Южна Африка и е скъпа заради необходимото рафиниране.

Щом започнете да търсите, ще откриете цирконий навсякъде. В стоматологията той променя правилата на играта: коронки и мостове, които имитират истинските зъби, изключително здрави и без алергии към метали. Моят зъболекар премина към тях преди години и пациентите обожават усещането за естественост. От медицинска гледна точка те се използват в ставни протези като тазобедрени и коленни стави - издържат над 20 години с минимално износване. Професионалистите в кухнята се възхищават на остриетата от цирконий; те запазват ръба си завинаги и не ръждясват и не се зацапват. За блясък кубичният цирконий убедително имитира диаманти, но висококачествената версия се използва в луксозни часовници и бижута за ненадминат блясък. От техническа гледна точка той се използва в кислородните сензори на автомобилите, горивните клетки, които произвеждат зелена енергия, и дори в изолаторите на джаджите. В авиацията и космонавтиката се използва за части, които издържат на висока температура, без да се деформират.

Разбира се, той има странности. На влажни места той може бавно да се разруши с течение на времето - нещо, което се нарича нискотемпературна деградация - така че продължаващите подобрения целят да повишат устойчивостта. Рециклирането е във възход, за да се намалят вредните въздействия върху околната среда, а 3D принтирането отваря врати за персонализирани частици във всичко - от медицински импланти до космическо оборудване.

Като цяло циркониевата керамика е този тих отличник - елегантна, но нечуплива, със земни корени и високотехнологични вибрации. В нашия свят на изхвърляне е освежаващо да имаш нещо, създадено, за да издържи. Следващият път, когато видите безупречен пръстен или издръжлив имплант, има вероятност цирконият да е невъзпятият герой, който го е направил.