Vật liệu gốm-thủy tinh được Stanley Donald Stookey tại Corning Glass Works (Mỹ) phát hiện năm 1953. Bắt đầu từ đó, nhiều nghiên cứu và sáng chế đã được công bố trong khoảng các viện nghiên cứu, trường đại học và những đơn vị trên toàn cầu.
Nguyên liệu gốm-thủy tinh, còn được gọi với những tên khác như glass-ceramic, vitroceram, pyroceram, sitall, slagceram,… được chế tác bằng phương pháp kiểm soát quá trình kết tinh của một số loại thủy tinh – thường được thực hành nhờ việc dùng những phụ gia tạo mầm kết tinh. Điều này trái lại với sự kết tinh bề mặt tự phát xảy ra trong sản xuất thủy tinh. Vật liệu gốm-thủy tinh luôn chứa pha thủy tinh dư và một hoặc nhiều pha tinh thể. Lượng tinh thể trong nguyên liệu gốm-thủy tinh dao động từ 0,5-99,5%, rất nhiều từ 30-70%. Việc gốm hóa với kiểm soát tạo nên những nguyên liệu mang tính năng nổi bật, thậm chí kì dị.
Không giống như nguyên liệu gốm kết khối, vật liệu gốm-thủy tinh vốn không có độ xốp. Bên cạnh đó, trong 1 số trường hợp, bọt hoặc những lỗ rỗng vẫn hình thành trong quá trình cuối của giai đoạn kết tinh. Về căn bản, nguyên liệu gốm-thủy tinh có những điểm hay sau:
- Có thể được cung ứng hàng loạt trên hạ tầng các khoa học cung cấp thủy tinh;
- Có thể được bề ngoài với cấu trúc nano hay cấu trúc micro, tùy theo mục đích sử dụng;
- Có độ xốp bằng không (0) hoặc độ xốp rất thấp;
- Có thể được chế tác 1 phương pháp linh hoạt, nhằm tạo ra loại nguyên liệu với cùng lúc nhiều tính năng khoa học mong muốn.
Ví dụ về các thế mạnh của nguyên liệu gốm-thủy tinh đã nêu ở trên là sự hài hòa giữa hệ số giãn nhiệt rất tốt với tính trong suốt đối với những dải sóng dài nhận ra dành cho công cụ nhà bếp (cooking ware).
Một thí dụ khác là sự hài hòa giữa cường độ (độ bền) rất cao và dai độ trong suốt, tính cân xứng sinh vật học, bền hóa học và độ cứng tương đối để ứng dụng trong lĩnh vực nha khoa.
Nguyên liệu gốm-thủy tinh thường được chế tác qua hai giai đoạn. quá trình thứ nhất: thủy tinh được chế tác theo thời kỳ công nghệ cung cấp thủy thông dụng. Công đoạn hai: thủy tinh được tạo hình, làm nguội và nung lại ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ chuyển pha thủy tinh. Sau thời kỳ thứ 2, thỉnh thoảng, quá trình chế tác cần thêm thời kỳ ba. Trong công đoạn xử lý nhiệt này (sau giai đoạn thứ nhất), bên trong sản phẩm sẽ được kết tinh một phần. Trong phổ thông trường hợp, các phụ gia tạo mầm kết tinh (như kim loại hiếm, fluorit, ZrO2, TiOhai, P2O5, CrhaiO3 hoặc Fe2O3,…) được bổ sung vào phối liệu thủy tinh nền để xúc tiến quá trình kết tinh.
1 cách ít được dùng là: tác động và kiểm soát quá trình kết tinh trong thủy tinh hot chảy ở quá trình làm nguội nó. Thời kỳ này đôi khi được tiêu dùng để đáp ứng các sản phẩm gốm-thủy tinh sở hữu hạt (tinh thể) khá thô từ các phế thải công nghiệp để sản xuất vật liệu xây dựng.
Sản phẩm gốm-thủy tinh cũng được chế tạo bằng cách kết khối-kết tinh cùng lúc (concurrent sinter-crystallization) của khối ép từ các hạt thủy tinh. ưu thế chủ yếu của quá trình kết khối - kết tinh cùng lúc là không dùng những tác nhân kết tinh do những bề mặt hạt sẽ tạo những điểm (mầm) kết tinh (nucleation sites). Yếu điểm của khoa học này là sản phẩm mang độ xốp dư 0,5-3%. Không những thế độ xốp dư cũng có thể được giảm thiểu hoặc tránh lúc sử dụng khoa học ép hot.
0 nhận xét:
Đăng nhận xét