Vật liệu gốm-thủy tinh trong hoàn thiện và quầy (ảnh minh họa theo nguồn Internet)
Các sản phẩm gốm-thủy tinh dùng cho xây dựng dân dụng được chế tạo từ các nguồn vật liệu phế thải như: tro đốt rác, xỉ lò cao, xỉ thép, tro nhiệt điện, phế thải khoáng sản,… Thành phần các pha tinh thể chủ yếu trong các sản phẩm gốm-thủy tinh này dao động lớn. Sản phẩm này có giá thành thấp, thường có màu sẫm, bền, cứng và bền hóa học. Chúng được sử dụng cho các vị trí chịu mài mòn và bền hóa học trong lĩnh vực xây dựng (như sản xuất gạch ốp, lát), cũng như trong công nghiệp hóa học, cơ khí, công nghiệp nặng.
Một trong nhiều ví dụ về vật liệu hoàn thiện cao cấp trong xây dựng và kiến trúc thuộc loại gốm-thủy tinh là sản phẩm gốm-thủy tinh Neoparies do Nippon Electric Glass sản xuất từ hơn 20 năm nay, và hiện nay nó vẫn tiếp tục được sản xuất, sử dụng. Sản phẩm gốm-thủy tinh này là một trong nhiều sản phẩm thương mại được chế tạo theo phương pháp tổng hợp; pha tinh thể chủ yếu của nó là wollastonite (calcium metasilicate). Sản phẩm gốm-thủy tinh Neoparies có độ xốp bằng không (0) và, về mặt ngoại quan, nó trông giống như đá mable và đá granit (tự nhiên). Tuy nhiên, sản phẩm này không đòi hỏi phải được chăm sóc như đá tự nhiên và là vật liệu đẹp để hoàn thiện cho tường trong, tường ngoài, cũng như làm mặt quầy bar.
Vật liệu gốm-thủy tinh trong hoàn thiện và quầy (ảnh minh họa theo nguồn Internet)
Với xu hướng phát triển xanh, bền vững, tránh cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên, việc sản xuất và sử dụng vật liệu xây dựng gốm-thủy tinh từ các nguồn phế thải công nghiệp ngày càng được quan tâm.
Vật liệu gốm-thủy tinh không chỉ được sử dụng trong xây dựng, nó còn được sử dụng như loại vật liệu không thể thay thế được trong các ngành khác như: chế tạo chi tiết máy, y tế, tên lửa, hàng không, vũ trụ, hóa chất, điện và điện tử, …
Sau hơn 60 năm phát triển, các sản phẩm gốm-thủy tinh rất đa dạng với các tính năng khác thường, và trong tương lai, chúng sẽ còn tiếp tục được phát triển trên các mặt sau đây:
- Về cấp phối: với 10 cấp phối cơ bản, sử dụng phụ gia là một số nguyên tố phù hợp (có khoảng 80 nguyên tố trong Bảng tuần hoàn Mendeleev phù hợp), có thể kết tinh để tạo thành các loại vật liệu gốm-thủy tinh khác nhau;
- Về mặt tạo hình: các sản phẩm với mọi hình dạng. Về nguyên tắc, hình dạng sản phẩm có thể được tạo ra bằng cách: cán, đúc, ép, thổi, kéo hay các phương pháp tạo hình thủy tinh khác hiện có hoặc sẽ được sáng chế;
- Về xử lý nhiệt: Sự kết tinh được tạo ra khi làm nguội theo một hoặc nhiều giai đoạn;
- Về vi cấu trúc: Các sản phẩm có thể được chế tạo với cấu trúc hạt nano, cấu trúc hạt mico hay cấu trúc hạt macro; độ kết tinh cao hay thấp; độ xốp bằng không hay thấp; chứa một hay nhiều pha tinh thể; các tinh thể sắp xếp ngẫu nhiên hay theo trật tự; sự kết tinh gây ra trên bề mặt hay bên trong sản phẩm;
- Về tính năng nhiệt: hệ số giãn nở nhiệt có thể được kiểm soát (âm, dương hay bằng không); tính ổn định có thể trong dải rộng từ 400 ºC đến 1450 ºC; và đều có chung độ dẫn nhiệt thấp;
- Về tính năng cơ học: Các sản phẩm có độ bền và dai cao hơn nhiều so với thủy tinh, tuy nhiên giới hạn về tính năng cơ học hiện nay sẽ được nâng cao hơn nhờ việc sử dụng phụ gia sợi gia cường, sử dụng các phương pháp hóa học và nhiệt. Các sản phẩm có độ cứng lớn được dùng trong chế tạo máy;
- Về tính năng hóa học: Chế tạo các sản phẩm có độ bền cao hay tái hấp thu;
- Về tính năng sinh học: Chế tạo các sản phẩm có tính tương thích sinh học, trơ hoặc có hoạt tính sinh học;
- Về tính năng điện và từ: Chế tạo các sản phẩm có hằng số điện môi thấp hay cao, dẫn ion hay cách điện, siêu dẫn, áp điện và từ tính, chịu điện áp cao,…
- Về tính năng quang học: Chế tạo các sản phẩm trong suốt hay có màu, phát quang,…
Với khoảng rộng về giới hạn các tính năng tiềm năng và khả năng thiết kế cấp phối, xử lý nhiệt và hình thành vi cấu trúc, sản phẩm gốm-thủy tinh và công nghệ chế tạo nó có sự kết hợp đa dạng và linh hoạt giữa các tính năng và công nghệ, do đó đảm bảo được sự phát triển liên tục của công nghệ gốm-thủy tinh và đem lại tương lai ngày càng phát triển của các sản phẩm gốm-thủy tinh.
Sản phẩm ngành chế tạo máy từ vật liệu gốm-thủy tinh (ảnh minh họa theo nguồn Internet)
>> Xem lại Phần 1
Trung tâm Thông tin (Lược dịch theo American Ceramic Society Bulletin)