La cerámica es una cerámica formada por microcristales dispersos en una fase vítrea . Inventado en 1954, es un material reciente en comparación con el vidrio y la cerámica . Esta estructura particular confiere a la vitrocerámica propiedades de las que carecen las cerámicas cristalinas, como la resistencia a los choques térmicos. Esto permite su uso para hacer fogones y espejos gigantes para telescopios .
Aunque la idea de una cerámica hecha de un vidrio que se cristaliza ya fue propuesta en 1739 por René-Antoine Ferchault de Réaumur , los medios técnicos necesarios y la implementación de estas ideas no vieron la luz. que dos siglos después.
En diseños más recientes como vidrio y cerámica , la vitrocerámica origina un experimento fallido de S. Donald Stookey (en) , un científico de Corning Inc. , mientras desarrollaba su experiencia de fotoopalización . En 1954, durante un ciclo térmico para tratar las placas de vidrio opalino, el horno estaba mal ajustado debido a un regulador de temperatura defectuoso. La plaque de verre subit une température de 800 °C au lieu de 450, et une fois sortie du four, présentait un aspect opaque et une solidité largement supérieure au verre d'origine, la plaque de « vitrocéramique accidentelle » ayant chuté au sol sans romperse.
Esta placa de vidrio resultó ser un vidrio de silicato de litio en el que Stookey buscaba precipitar partículas de plata . La plata del vidrio se utiliza como agente nucleante para cristalizar el vidrio. Mientras realizaba más investigaciones, notó que la plata y los metales coloidales no eran buenos agentes nucleantes, a diferencia de otros agentes como los óxidos de titanio y circonio (TiO 2y ZrO 2).
En los últimos 60 años, la evolución de nuevos métodos de procesamiento de vidrio y cerámica y la aparición de una plétora de nuevas composiciones y nanoestructuras y microestructuras exóticas han llevado a una revisión de la definición de vitrocerámica: la vitrocerámica es un producto inorgánico y no orgánico. -material metálico, elaborado mediante cristalización controlada de vidrios mediante diversos métodos de procesamiento. Contienen al menos un tipo de fase cristalina funcional y vidrio residual. La fracción volumétrica cristalizada puede variar desde ppm hasta casi el 100%.
La vitrocerámica se obtiene tras el tratamiento térmico específico de una pasta de vidrio especial denominada “vidrio precursor” en la que se introduce una baja concentración de agente nucleante. Los agentes deben distribuirse lo más homogéneamente posible para que la cristalización sea. El resultado es un material parcialmente microcristalizado y parcialmente vítreo, dependiendo el tipo y la configuración de los cristales en gran medida de la composición del vidrio precursor.
Sin embargo, un método más reciente ya no consiste en ceramizar una pasta de vidrio sino en sinterizar y cristalizar polvo de vidrio.
Los vidrios precursores se pueden dividir en varias categorías amplias, cada una con sus familias y sus propiedades particulares, estas categorías son: los silicatos de metales alcalinos y metales alcalinotérreos , el aluminosilicato , los fluorosilicatos (in) , silicofosfatos, la fayalita , de fosfatos , vidrios estructurales similares a la perovskita o ilmenita , de ferritas de bario (en) y titanatos de bario .
Hay dos tipos de agentes nucleantes o agentes nucleantes:
Entre los metales solubles en el vidrio precursor se encuentran el cobre , el oro , la plata y el platino .
Las vitrocerámicas se utilizan en campos extremadamente diversos, todos los cuales requieren una buena resistencia al choque térmico y una deformabilidad muy baja con el calor.
La cerámica de vidrio se utilizó muy rápidamente, uno o dos años después de su descubrimiento. El Pyroceram (en) , Corning Glass Works se utilizó para un radomo de cerámica de un misil balístico . El vidrio precursor de Pyroceram es un eutéctico del sistema ternario MgO, Al 2 O 3, SiO 2, al que se le añadió óxido de titanio como agente nucleante, formando una vitrocerámica compuesta esencialmente de cordierita (2 MgO, 2Al 2 O 3, 5SiO 2) con un coeficiente de dilatación térmica de 26 × 10 −7 K −1 , pérdidas dieléctricas muy bajas y buena resistencia a la abrasión.
La cerámica CorningWare (en) se desarrolló casi al mismo tiempo para su uso como utensilios de cocina . En forma de vajilla blanca, esta vitrocerámica se basa en el sistema ternario LiO 2, Al 2 O 3, SiO 2conocido como "LAS" en forma de β- espodumena (LiO 2Al 2 O 34SiO 2).