Vidrio Pyrex, el “rey del fuego”, una de las primeras cerámicas de bajo coeficiente de expansión térmica

 

(Wikimedia Commons)

 

Algunas cerámicas tienen una gran estabilidad dimensional frente a cambios de temperatura. Los átomos de los materiales vibran a cualquier temperatura, pero el calor hace que aumente la amplitud de las vibraciones y eso provoca que se separen más unos de otros. Por eso los cuerpos se dilatan por el calor y se vuelven a contraer al ser enfriados. La medida de la dilatación con la temperatura la da el coeficiente de expansión térmica, que se mide en K–1. Los materiales orgánicos, casi todos los metales y muchas cerámicas se expanden y contraen mucho durante el calentamiento y el enfriamiento. Pero algunos materiales cerámicos, tanto vítreos como policristalinos, tienen coeficiente de expansión térmica casi nulo.

La dilatación excesiva es una fuente de problemas. Por ejemplo, está relacionada con el choque térmico, que es el efecto provocado en un material cuando se someten tanto a un calentamiento como a un enfriamiento abruptos. Además, los cambios de temperatura cambian las dimensiones de la pieza e incluso puede cambiar su forma. El accidente de la central nuclear de Chernóbil se debió, entre otras razones, a que las barras moderadoras de neutrones (hechas de boro) se habían roto o deformado con el calor y no se podían bajar para frenar la reacción nuclear, que se había descontrolado. Las vías de tren se deforman ni no tienen las correspondientes juntas de dilatación, lo que puede producir descarrilamientos. Los vidrios de los laboratorios (y las cocinas) se quiebran por choques térmicos…

Hablando de vidrios, uno de los primeros materiales cerámicos de baja expansión térmica fue el vidrio Pyrex, que se creó para remediar el problema del calentamiento de material en hornos y también para mejorar las lentes de los telescopios.

Es una experiencia cotidiana sacar un plato u otra pieza de vidrio o cerámica de un horno caliente y ver cómo se rompe cuando se pone sobre una superficie fría o bajo el grifo. Eso se debe a que el frío contrae el material por una de sus superficies, pero por la otra sigue caliente, lo que genera una tensión mecánica. Esta tensión no se produciría si la contracción fuese muy pequeña. Pyrex es un material de vidrio especial que tiene un coeficiente de expansión térmica bastante bajo. Se desarrolló para que pudiera sacarse de forma segura de un horno caliente o incluso sacarse directamente del refrigerador y colocarse en un horno precalentado sin romperse.

Los vidrios comunes están formados de silicatos, pero el Pyrex también incluye boro, por lo que se dice que es un vidrio de borosilicato. Lo descubrió Otto Schott a finales del siglo XIX, pero fue la empresa Corning la que lo reformuló dos décadas más tarde y le dio el nombre actual. Entre medias existió otro vidrio borosilicatado, también de Corning, el Nonex, creado por un alumno de Schott. Una de sus primeras aplicaciones fue como cazo de cocina. En cuanto al nombre de Pyrex, su origen no está muy claro. Probablemente es arbitrario, pero se ha conjeturado que algo tendrá que ver con el hecho de que, en griego, fuego se dice pyros, y en latín rex sea rey. “El rey del fuego”.

Bibliografía: David W. Richerson: The Magic of Ceramics, Wiley, 2006.

Comentarios