Κεραμικό ζιρκονίας: Το σούπερ σκληρό υλικό που κρύβεται σε κοινή θέα

Έχετε δαγκώσει ποτέ κάτι σκληρό και έχετε ανησυχήσει μήπως σπάσετε κάποιο δόντι; Ή αναρωτηθήκατε γιατί μερικά μαχαίρια παραμένουν κοφτερά πολύ περισσότερο από άλλα; Εδώ είναι που έρχεται η κεραμική ζιρκονία - αυτή η υποτιμημένη δύναμη που είναι σκληρή, γυαλιστερή και εμφανίζεται σε όλα τα απροσδόκητα μέρη. Κατασκευάζεται από διοξείδιο του ζιρκονίου, ένας φανταχτερός τρόπος για να πούμε ότι προέρχεται από το στοιχείο ζιρκόνιο, το οποίο προέρχεται από ορυκτά όπως το ζιρκόνιο. Το πρωτοσυνάντησα όταν έψαχνα για ένα καινούργιο ρολόι- η στεφάνη ήταν από ζιρκονία, ανθεκτική στις γρατζουνιές και αστραφτερή σαν καινούργια ακόμα και μετά από χρόνια φθοράς. Αυτό με έκανε να γαντζωθώ και να μάθω περισσότερα για το πώς αυτό το υλικό συνδυάζει τη σκληρότητα που μοιάζει με διαμάντι με την πρακτικότητα του πραγματικού κόσμου.

Αυτό που κάνει τη ζιρκονία να ξεχωρίζει είναι ο φοβερός συνδυασμός αντοχής και ανθεκτικότητας. Στην κλίμακα σκληρότητας Mohs, φτάνει περίπου στο 8,5, που σημαίνει ότι είναι σε επίπεδο ζαφείρι και μπορεί να αντέξει τα χτυπήματα χωρίς να σπάσει εύκολα. Η μυστική σάλτσα είναι η "σκλήρυνση μετασχηματισμού" - όταν το στρες χτυπάει, η κρυσταλλική δομή μεταμορφώνεται λίγο, απορροφώντας την ενέργεια και σταματώντας τις ρωγμές στην πορεία τους. Είναι σχεδόν σαν το υλικό να αντιστέκεται. Επιπλέον, το υλικό δεν άγει σχεδόν καθόλου τη θερμότητα, δεν αντιδρά με χημικές ουσίες και δεν αντιδρά με τη διάβρωση, καθιστώντας το εξαιρετικά ασφαλές για επαφή με το σώμα. Τούτου λεχθέντος, η ακατέργαστη ζιρκονία μπορεί να είναι ιδιότροπη: αλλάζει φάσεις σε υψηλή θερμότητα, οπότε την εμπλουτίζουμε με υλικά όπως η ύττρια ή η μαγνησία για να την κλειδώσουμε σε μια σταθερή μορφή. Χωρίς αυτό, θα διογκωνόταν και θα έσπαγε κάτω από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας.

Η ιστορία είναι επίσης πολύ ενδιαφέρουσα. Το ζιρκόνιο εντοπίστηκε το 1700 σε πολύτιμους λίθους, αλλά η ζιρκονία ως σκληρό κεραμικό δεν απογειώθηκε πραγματικά μέχρι τη δεκαετία του '70. Ένας Αυστραλός επιστήμονας, ο Ron Garvie, έσπασε τον κώδικα για να το κάνει ανθεκτικό, ονομάζοντάς το "κεραμικό ατσάλι" για την αδρότητά του που μοιάζει με μέταλλο χωρίς το βάρος. Σήμερα, το κατασκευάζουν πιέζοντας σκόνη οξειδίου του ζιρκονίου σε σχήματα και ψήνοντάς το σε τρελά υψηλές θερμοκρασίες σε μια διαδικασία που ονομάζεται πυροσυσσωμάτωση. Η προμήθεια της πρώτης ύλης δεν είναι εύκολη υπόθεση - το μεγαλύτερο μέρος προέρχεται από την Αυστραλία ή τη Νότια Αφρική, και είναι ακριβό λόγω του εξευγενισμού που απαιτείται.

Θα βρείτε ζιρκόνια παντού μόλις αρχίσετε να ψάχνετε. Στην οδοντιατρική, αλλάζει τα δεδομένα: κορώνες και γέφυρες που μιμούνται τα πραγματικά δόντια, είναι εξαιρετικά ισχυρές και δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για αλλεργίες στο μέταλλο. Ο οδοντίατρός μου τα χρησιμοποίησε πριν από χρόνια και οι ασθενείς λατρεύουν την αίσθηση φυσικότητας. Ιατρικά, είναι σε αντικαταστάσεις αρθρώσεων όπως τα ισχία και τα γόνατα - διαρκούν 20+ χρόνια με ελάχιστη φθορά. Οι επαγγελματίες της κουζίνας παραληρούν για τις λεπίδες ζιρκονίας- κρατούν την άκρη τους για πάντα και δεν σκουριάζουν ή λεκιάζουν. Για το bling, η κυβική ζιρκονία απομιμείται πειστικά τα διαμάντια, αλλά η high-end έκδοση βρίσκεται σε πολυτελή ρολόγια και κοσμήματα για αυτό το ασυναγώνιστο γυάλισμα. Από τεχνολογικής άποψης, βρίσκεται σε αισθητήρες οξυγόνου αυτοκινήτων, κυψέλες καυσίμου που προωθούν την πράσινη ενέργεια, ακόμη και μονωτές σε gadgets. Η αεροδιαστημική το χρησιμοποιεί για εξαρτήματα που αντέχουν στην καυτή θερμότητα χωρίς να παραμορφώνονται.

Σίγουρα, έχει ιδιορρυθμίες. Σε υγρά σημεία, μπορεί να υποβαθμιστεί αργά με την πάροδο του χρόνου - κάτι που ονομάζεται υποβάθμιση σε χαμηλή θερμοκρασία - οπότε οι συνεχείς βελτιώσεις στοχεύουν στην ενίσχυση της αντοχής. Η ανακύκλωση είναι σε άνοδο για να μειωθούν τα περιβαλλοντικά χτυπήματα, και η τρισδιάστατη εκτύπωση ανοίγει πόρτες για προσαρμοσμένα κομμάτια σε οτιδήποτε, από ιατρικά εμφυτεύματα μέχρι διαστημικό εξοπλισμό.

Συνολικά, η κεραμική ζιρκονία είναι ο ήσυχος επιτελεστής - κομψή αλλά άθραυστη, γήινες ρίζες με δονήσεις υψηλής τεχνολογίας. Στον κόσμο της απόρριψης, είναι αναζωογονητικό να υπάρχει κάτι που έχει κατασκευαστεί για να αντέξει. Την επόμενη φορά που θα δείτε ένα αψεγάδιαστο δαχτυλίδι ή ένα ανθεκτικό εμφύτευμα, οι πιθανότητες είναι ότι η ζιρκονία είναι ο αφανής ήρωας που το έκανε να συμβεί.