Zirkoniumdioxidkeramik: Det supertåliga materialet som döljer sig bakom öppen ridå

Har du någonsin bitit i något hårt och oroat dig för att slå sönder en tand? Eller undrat varför vissa knivar håller sig vassa mycket längre än andra? Det är här zirkoniumdioxidkeramiken kommer in i bilden - denna underskattade kraftkälla som är hård, blank och dyker upp på alla möjliga oväntade ställen. Den är tillverkad av zirkoniumdioxid, vilket är ett fint sätt att säga att den härrör från grundämnet zirkonium, som kommer från mineraler som zirkon. Jag snubblade först över det när jag skulle köpa en ny klocka; ramen var av zirkoniumdioxid, reptålig och skimrande som ny även efter många års användning. Det fick mig att vilja lära mig mer om hur detta material kombinerar diamantliknande hårdhet med praktisk användbarhet i den verkliga världen.

Det som skiljer zirkonia från mängden är dess fantastiska kombination av styrka och motståndskraft. På Mohs hårdhetsskala ligger den på cirka 8,5, vilket innebär att den är i klass med safirer och kan ta stryk utan att spricka lätt. Den hemliga såsen är "transformationshärdning" - när materialet utsätts för stress förändras kristallstrukturen en aning, vilket absorberar energin och stoppar sprickor i deras spår. Det är nästan som om materialet kämpar emot. Dessutom leder det knappt värme, motstår korrosion och reagerar inte med kemikalier, vilket gör det supersäkert för kroppskontakt. Med det sagt kan rå zirkonia vara besvärlig; den skiftar fas vid hög värme, så vi dopar den med saker som yttriumoxid eller magnesia för att låsa den i en stabil form. Annars skulle den expandera och spricka under temperaturväxlingar.

Historien är också ganska intressant. Zirkonium upptäcktes redan på 1700-talet i ädelstenar, men det var först på 70-talet som zirkoniumoxid blev en tålig keramisk produkt. En australiensisk forskare, Ron Garvie, knäckte koden för att göra det hållbart och döpte det till "keramiskt stål" för dess metallliknande korn minus vikten. Numera tillverkar man det genom att pressa zirkoniumoxidpulver i former och baka det vid galet höga temperaturer i en process som kallas sintring. Det är inte helt lätt att få tag på råmaterialet - det mesta kommer från Australien eller Sydafrika, och det är dyrt på grund av den raffinering som krävs.

Du hittar zirkonia överallt när du börjar leta. Inom tandvården har det förändrat spelplanen: kronor och broar som efterliknar riktiga tänder, superstarka och utan metallallergier att oroa sig för. Min tandläkare bytte till dem för flera år sedan och patienterna älskar hur naturliga de känns. Medicinskt används de i ledproteser som höfter och knän - de håller i över 20 år med minimalt slitage. Köksproffs älskar zirkoniumoxidblad; de håller eggen för evigt och rostar eller fläckar inte. Kubisk zirkonia imiterar diamanter på ett övertygande sätt, men den avancerade versionen används i lyxklockor och smycken för den där oslagbara poleringen. Tekniskt sett finns det i syresensorer i bilar, bränsleceller som driver grön energi och till och med isolatorer i prylar. Inom flygindustrin används det för delar som tål brännande hetta utan att deformeras.

Visst, det har sina egenheter. På fuktiga platser kan det långsamt brytas ned över tid - något som kallas lågtemperaturnedbrytning - så pågående justeringar syftar till att öka motståndet. Återvinning ökar för att minska miljöpåverkan, och 3D-utskrifter öppnar dörrar för skräddarsydda bitar i allt från medicinska implantat till rymdutrustning.

Allt som allt är zirkoniumdioxidkeramik en tystlåten vinnare - elegant men ändå okrossbar, jordnära rötter med högteknologiska vibbar. I vår slit- och slängvärld är det uppfriskande att ha något som är byggt för att hålla. Nästa gång du ser en felfri ring eller ett hållbart implantat är det troligt att det är zirkonia som är den obesjungna hjälten som får det att hända.