Accions del document
Inici Index     Anterior Següent
1 de 2
Materials

3.1 Vidres

 
Les propietats més destacades dels vidres són la transparència òptica i la seva facilitat de fabricació. Constituïts principalment per enllaços covalents, els vidres tenen una base de silice (SiO2), i estan formats per tetraedres SiO44- que es connecten de formes diferents, tot donant lloc a estructures cristal·lines i amorfes.
 

fig 18 

Figura 18. Tetraedres de SiO44- en enllaços covalents. Font: proton.ucting.udg.mx

Els materials vítris no són cristal·lins, sinó que tenen una distribució atòmica amorfa, no ordenada (Fig. 19) i, per tant, no presenten una temperatura de fusió característica, sinó que, en un determinat rang de temperatura, presenten una transició a un estat fluid (temperatura de transició vítria).
 

 fig 19

Figura 19. Estructura cristal·lina d’òxid de silici (quars) i estructura amorfa d’idèntica composició (vidre). Font: elaboració pròpia.


Mitjançant un tractament de “desvitrificació”, és possible transformar un vidre a un estat cristal·lí, amb cristalls de mida molt petita. Aquest producte s’anomena vitroceràmica, i les seves propietats són notablement diferents de les dels vidres que les han originat, ja que és molt mes resistent mecànicament, no pateixen dilatació tèrmica (per tant, no pateixen xoc tèrmic) i presenten valors de conductivitat tèrmica molt elevada. El punt de fusió és moderat i, per tant, es poden fabricar amb facilitat.
 
Els vidres utilitzats per a l’elaboració de finestres, recipients i lents òptiques, tenen una base de silice amorfa i la varietat de vidres i propietats va lligada a la variació en la composició química. Así, l’addició d’òxids metàl·lics als vidres, modifiquen notablement el seu comportament extern, a causa de la distorsió que aquests additius provoquen e l’estructura ja amorfa inicial.
 

  fig 20

Figura 20. Estructura de sílice, en ceràmiques covalents Si-O, i efecte dels additius en la distorsió de l’estructura amorfa. Font: pilkington.com

 

Així, l’addició d’òxid de Sodi (Na2O) i de Calci (CaO) proporcionen el vidre comú o vidre a la sosa-cal; l’òxid de B (vidres al borosilicat, o vidre Pyrex) redueix la dilatació tèrmica i, per tant, redueix el risc de trencament per xoc tèrmic; l’òxid de Pb proporciona transparència i musicalitat; els òxids de Fe, Cu, Cr proporcionen colors; altres òxids modifiquen la resistència química, l’índex de refracció, la viscositat, la temperatura de fusió, etc... A la taula 7 es recull l’efecte dels principals òxids que, generalment, s’addicionen als vidres.
 

Taula 7. Efecte dels principals òxids que s’addicionen als vidres.

 taula 7


El grup de les ceràmiques anomenat vitroceràmiques són el resultat de la cristal·lització del 90 % de la massa de vidre com a resultat de la temperatura de procés, mentre que el 10 % restant, omple els espais que queden entre cristalls. El resultat final és un material no transparent amb una elevada resistència al xoc tèrmic, gran conductivitat tèrmica i bona resistència a l’impacte mecànic i menor coeficient de dilatació que els vidres comuns. Les principals aplicacions dels materials vitroceràmics, es troben al Sector electrònic, a més de les aplicacions domèstiques.
 
Al diagrama de la figura 21, es mostra l’evolució de la temperatura versus el temps, en el procés d’elaboració d’un material vitroceràmic. El procés, en conjunt, consta de quatre etapes diferenciades que es duen a terme a temperatures diferents.
 

fig 21 

Figura 21. Diagrama temperatura/temps del procés d’elaboració d’un material vitroceràmic. Font: elaboració pròpia.