Zirkónová keramika: Super tvrdý materiál, ktorý sa skrýva na prvý pohľad

Už ste niekedy zahryzli do niečoho tvrdého a báli ste sa, že si vylomíte zub? Alebo ste sa čudovali, prečo niektoré nože zostávajú ostré oveľa dlhšie ako iné? Práve tu prichádza na rad zirkónová keramika - tento podceňovaný silák, ktorý je tvrdý, lesklý a objavuje sa na najrôznejších nečakaných miestach. Vyrába sa z oxidu zirkónnatého, čo sa zjednodušene povedané odvodzuje od prvku zirkónia, ktorý pochádza z minerálov, ako je zirkón. Prvýkrát som naň narazil pri nákupe nových hodiniek; rámik bol zo zirkónu, odolný voči poškriabaniu a leskol sa ako nový aj po rokoch nosenia. To ma zaujalo a chcel som sa dozvedieť viac o tom, ako sa v tomto materiáli spája tvrdosť podobná diamantu s praktickosťou v reálnom svete.

Zirkón sa odlišuje svojou vražednou kombináciou pevnosti a odolnosti. Na Mohsovej stupnici tvrdosti dosahuje hodnotu približne 8,5, čo znamená, že je na úrovni zafírov a znesie nárazy bez toho, aby ľahko praskol. Tajnou omáčkou je "transformačné spevnenie" - keď dôjde k namáhaniu, kryštálová štruktúra sa trochu zmení, pohltí energiu a zastaví praskliny. Je to takmer akoby sa materiál bránil. Navyše takmer nevedie teplo, odoláva korózii a nereaguje s chemikáliami, takže je mimoriadne bezpečný pre kontakt s telom. Surový zirkón však môže byť nevyspytateľný; pri vysokých teplotách mení fázy, preto ho dopujeme látkami, ako je ytrium alebo magnézium, aby sme ho uzavreli v stabilnej forme. Bez toho by sa pri teplotných výkyvoch rozpínal a praskal.

Aj história je celkom zaujímavá. Zirkón bol objavený už v roku 1700 v drahých kameňoch, ale zirkón ako tvrdá keramika sa začal používať až v 70. rokoch. Istý austrálsky vedec Ron Garvie rozlúštil kód, ako ho vyrobiť odolný, a nazval ho "keramickou oceľou" pre jeho zrnitosť podobnú kovu bez hmotnosti. V súčasnosti sa vyrába lisovaním prášku oxidu zirkoničitého do tvarov a jeho pečením pri šialene vysokých teplotách v procese nazývanom spekanie. Získavanie surovín nie je prechádzka ružovou záhradou - väčšina pochádza z Austrálie alebo Južnej Afriky a je drahá kvôli potrebnej rafinácii.

Keď začnete hľadať, zirkóny nájdete všade. V zubnom lekárstve je to zmena: korunky a mostíky, ktoré imitujú skutočné zuby, sú veľmi pevné a nemusíte sa obávať žiadnych alergií na kovy. Môj zubár na ne prešiel už pred rokmi a pacienti milujú, že pôsobia prirodzene. Z medicínskeho hľadiska sú to náhrady kĺbov, ako sú bedrové a kolenné kĺby - vydržia viac ako 20 rokov s minimálnym opotrebovaním. Kuchárski profesionáli básnia o zirkónových nožoch; držia ostrie navždy a nehrdzavejú ani nefarbia. Pokiaľ ide o trblietanie, kubický zirkón presvedčivo napodobňuje diamanty, ale špičková verzia je v luxusných hodinkách a šperkoch pre ten bezkonkurenčný lesk. Z technického hľadiska je v kyslíkových senzoroch automobilov, palivových článkoch tlačiacich zelenú energiu a dokonca aj v izolátoroch v gadgetoch. V leteckom priemysle sa používa na súčiastky, ktoré vydržia vysoké teploty bez deformácie.

Iste, má svoje špecifiká. Na vlhkých miestach sa môže časom pomaly zhoršovať, čo sa nazýva degradácia pri nízkych teplotách, takže cieľom priebežných úprav je zvýšiť odolnosť. Recyklácia je na vzostupe, aby sa znížil vplyv na životné prostredie, a 3D tlač otvára dvere pre vlastné kúsky vo všetkom od lekárskych implantátov až po vesmírne vybavenie.

Celkovo je zirkónová keramika tým tichým úspechom - elegantná, ale nerozbitná, so zemitými koreňmi a high-tech vibráciami. V našom svete, kde sa vyhadzuje, je osviežujúce mať niečo, čo vydrží. Keď nabudúce uvidíte bezchybný prsteň alebo odolný implantát, je pravdepodobné, že zirkón je neopísaným hrdinom, ktorý ho vytvoril.