Cirkónia kerámia: A szuperkemény anyag, amely a szemünk előtt rejtőzik

Harapott már rá valami keményre, és aggódott, hogy letörik a foga? Vagy elgondolkodott azon, hogy egyes kések miért maradnak tovább élesek, mint mások? Itt jön a képbe a cirkónium-dioxid-kerámia - ez az alulértékelt erőmű, amely kemény, fényes, és mindenféle váratlan helyen megjelenik. A cirkónium-dioxidból készül, ami a cirkóniumhoz hasonló ásványokból, például a cirkonból származó cirkóniumból származik. Először akkor bukkantam rá, amikor új órát vásároltam; a lünetta cirkónium-dioxidból készült, karcálló és évekig tartó kopás után is úgy csillogott, mintha új lenne. Ez arra ösztönzött, hogy többet tudjak meg arról, hogy ez az anyag hogyan ötvözi a gyémántszerű keménységet a valós gyakorlatiassággal.

A cirkónium-dioxid a szilárdság és a rugalmasság gyilkos kombinációja. A Mohs-féle keménységi skálán 8,5 körül van, ami azt jelenti, hogy a zafírokkal egy szinten van, és könnyen elviseli az ütéseket anélkül, hogy könnyen megrepedne. A titkos mártás az "átalakulásos keményedés" - amikor a stressz hatására a kristályszerkezet egy kicsit átalakul, felszívja az energiát, és megállítja a repedéseket. Olyan, mintha az anyag visszavágna. Ráadásul alig vezeti a hőt, ellenáll a korróziónak, és nem lép reakcióba a vegyi anyagokkal, így a testtel való érintkezés szempontjából is szuper biztonságos. A nyers cirkónium-dioxid azonban kényes lehet; nagy hő hatására fázist vált, ezért olyan anyagokkal, mint az ittrium- vagy magnézium-dioxid, dúsítjuk, hogy stabil formába zárjuk. Enélkül kitágulna, és a hőmérséklet-ingadozás hatására megrepedne.

A történelem is nagyon érdekes. A cirkóniumot már az 1700-as években felfedezték a drágakövekben, de a cirkónium-dioxid mint kemény kerámia csak a 70-es években terjedt el igazán. Egy ausztrál tudós, Ron Garvie megfejtette a kódot, hogy hogyan lehet tartósabbá tenni, és "kerámiaacélnak" nevezte el a fémhez hasonló szemcsézettsége miatt, mínusz a súlya. Manapság úgy állítják elő, hogy cirkónium-oxid port préselnek formákba, és őrült magas hőmérsékleten sütik ki egy szinterezésnek nevezett eljárás során. A nyersanyag beszerzése nem egyszerű - a legtöbbet Ausztráliából vagy Dél-Afrikából szerzik be, és a szükséges finomítás miatt drága.

Mindenhol találsz cirkónium-dioxidot, ha egyszer elkezdesz keresgélni. A fogászatban ez egy játékváltó: koronák és hidak, amelyek a valódi fogakat utánozzák, szuper erősek, és nem kell aggódni a fémallergia miatt. A fogorvosom évekkel ezelőtt váltott át erre, és a páciensek imádják, hogy természetesnek érzik. Orvosilag az ízületi pótlásokban, például a csípőben és a térdben - 20+ évig tartanak minimális kopással. A konyhai profik áradoznak a cirkónium-dioxidból készült pengékről; örökké tartják az élüket, és nem rozsdásodnak vagy foltosodnak. A cirkónium-dioxid meggyőzően hamisítja a gyémántot, de a csúcskategóriás változatot luxusórákban és ékszerekben használják a verhetetlen csillogás érdekében. Technikai szempontból az autók oxigénérzékelőiben, a zöld energiát sürgető üzemanyagcellákban, sőt, még a kütyükben lévő szigetelőkben is megtalálható. A repülőgépiparban olyan alkatrészekhez használják, amelyek deformáció nélkül bírják a hólyagos hőt.

Persze, vannak furcsaságai. Nedves helyeken idővel lassan lebomolhat - ezt nevezik alacsony hőmérsékleten történő lebomlásnak -, ezért a folyamatos fejlesztések célja az ellenállás növelése. Az újrahasznosítás egyre nagyobb teret nyer, hogy csökkentse a környezeti ártalmakat, a 3D nyomtatás pedig ajtókat nyit az egyedi darabok számára az orvosi implantátumoktól kezdve az űreszközökig.

Mindent egybevetve, a cirkónium-dioxid-kerámia az a csöndes teljesítő - elegáns, mégis törhetetlen, földi gyökerek high-tech vibrálással. Eldobható világunkban üdítő, hogy van valami, ami tartósan megmarad. Ha legközelebb hibátlan gyűrűt vagy tartós implantátumot lát, jó eséllyel a cirkónium-dioxid a meg nem énekelt hős, aki ezt lehetővé teszi.