Zirkonová keramika: Super tvrdý materiál, který se skrývá na první pohled

Už jste někdy kousli do něčeho tvrdého a báli jste se, že si ulomíte zub? Nebo jste se divili, proč některé nože zůstávají ostré déle než jiné? V tom případě přichází na řadu zirkonová keramika - tento podceňovaný silák, který je tvrdý, lesklý a objevuje se na nejrůznějších nečekaných místech. Vyrábí se z oxidu zirkoničitého, což je elegantní způsob, jak říct, že se získává z prvku zirkonia, který pochází z minerálů, jako je zirkon. Poprvé jsem na něj narazil při nákupu nových hodinek; rámeček byl ze zirkonu, odolný proti poškrábání a lesklý jako nový i po letech nošení. To mě přimělo dozvědět se víc o tom, jak se v tomto materiálu snoubí tvrdost podobná diamantu s praktičností v reálném světě.

Zirkony se vyznačují skvělou kombinací pevnosti a odolnosti. Na Mohsově stupnici tvrdosti se pohybuje kolem 8,5, což znamená, že se vyrovná safírům a vydrží nárazy, aniž by snadno praskl. Tajnou omáčkou je "transformační zpevnění" - při namáhání se krystalová struktura trochu změní, pohltí energii a zastaví praskliny. Je to skoro jako by se materiál bránil. Navíc téměř nevede teplo, odolává korozi a nereaguje s chemikáliemi, takže je mimořádně bezpečný pro styk s tělem. Přesto může být surový oxid zirkoničitý choulostivý; při vysokém žáru mění fáze, takže ho dopujeme látkami, jako je yttria nebo magnézium, abychom ho uzamkli ve stabilní formě. Bez toho by se při výkyvech teplot rozpínal a praskal.

Historie je také docela zajímavá. Zirkonium se objevilo už v roce 1700 v drahých kamenech, ale jako tvrdá keramika se zirkon prosadil až v 70. letech. Australský vědec Ron Garvie rozluštil kód, jak z něj udělat odolný materiál, a nazval ho "keramickou ocelí", protože se podobá kovu a neváží. Dnes se vyrábí lisováním prášku oxidu zirkoničitého do tvarů a jeho vypalováním při šíleně vysokých teplotách v procesu zvaném slinování. Získávání suroviny není procházka růžovým sadem - většina pochází z Austrálie nebo Jižní Afriky a je drahá kvůli nutnému zušlechťování.

Jakmile začnete hledat, najdete zirkony všude. V zubním lékařství mění pravidla hry: korunky a můstky, které napodobují skutečné zuby, jsou velmi pevné a nemusíte se obávat alergií na kovy. Můj zubař na ně přešel před lety a pacienti milují, jak působí přirozeně. Ve zdravotnictví je to v kloubních náhradách, jako jsou kyčle a kolena - vydrží 20 a více let s minimálním opotřebením. Profesionálové v kuchyni básní o zirkonových nožích; drží ostří navždy a nerezaví ani nezanechávají skvrny. Pokud jde o třpyt, kubická zirkonie přesvědčivě napodobuje diamanty, ale špičková verze je v luxusních hodinkách a špercích pro ten bezkonkurenční lesk. Z technického hlediska je v kyslíkových senzorech automobilů, palivových článcích prosazujících zelenou energii a dokonce i v izolátorech v gadgetech. V letectví a kosmonautice se používá pro součástky, které snesou vysoké teploty, aniž by se deformovaly.

Jistě, má své mouchy. Na vlhkých místech může časem pomalu degradovat - říká se tomu nízkoteplotní degradace - a proto se průběžné úpravy zaměřují na zvýšení odolnosti. Recyklace je na vzestupu, aby se snížil dopad na životní prostředí, a 3D tisk otevírá dveře pro vlastní kousky ve všem od lékařských implantátů až po vesmírné vybavení.

Celkově vzato je zirkonová keramika tím tichým úspěchem - elegantní, ale nerozbitná, se zemitými kořeny a high-tech vibracemi. V našem světě, kde se vyhazuje, je osvěžující mít něco, co vydrží. Až příště uvidíte bezchybný prsten nebo odolný implantát, je pravděpodobné, že zirkon je tím neopěvovaným hrdinou, který ho vytvořil.