Fabricación del vidrio

Abril 14, 2003: Es fácil: mezcle algunos materiales como arena, piedra caliza y sosa. Caliéntelos a más de 1100o C. Enfríe entonces el líquido incandescente con mucho cuidado o los cristales no podrán formarse.
Es así como se fabrica el vidrio.
Los artesanos en la Tierra han seguido esta receta básica durante milenios. Y siempre funciona. "Ahora sabemos que funciona aún mejor en el espacio",dice el experto en vidrios y cerámicas Delbert Day, quien ha estado experimentando con vidrios fundidos en Transbordadores Espaciales durante los últimos veinte años. Day es Profesor Emérito de Ingeniería Cerámica en la Universidad de Missouri-Rolla.
Arriba: Una pelota de vidrio fundido se saca del fuego en la vidriera de Orrefors en Suecia. Copyright: Dave Bartruff.
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Al comenzar estosexperimentos iniciales, dice, esperaba obtener un vidrio más puro. Esto es debido a que en la Tierra, la fundición -- el líquido fundido del cual se forma el cristal -- debe de ser manejada dentro de alguna clase de recipiente. Eso es un problema. "A altas temperaturas", dice Day, "los vidrios fundidos son muy corrosivos contra cualquier tipo de contenedor conocido". Puesto que el material fundido atacay disuelve el recipiente, se contamina, y por tanto también el vidrio resultante.
En ambientes de muy baja gravedad, en cambio, no se necesita ningún recipiente. En los experimentos iniciales de Day, el fundido -- una gota líquida de 0,6 cm de diámetro -- se colocó dentro de un horno caliente y se sostuvo mediante la presión de ondas sonoras emitidas por un levitador acústico.
Con eselevitador acústico, explica Day, "podíamos fundir y enfriar y volver a fundir y enfriar una gotita de material sin que ésta estuviera en contacto con algún otro objeto". Como había esperado Day, el procesamiento sin contenedor produjo un vidrio de mejor calidad. Para su sorpresa, sin embargo, el cristal fue de una calidad muy superior a la esperada de acuerdo con la teoría.
Abajo: Delbert Day, ProfesorEmérito de Ingeniería Cerámica de la Universidad de Missouri-Rolla [más información]
Cuando la mayoría de la gente piensa en el vidrio, se imaginan ese material transparente en las ventanas. Pero el vidrio ni tiene por qué ser transparente, ni se encuentra siempre en las ventanas. Entre los investigadores hay una definición diferente: "vidrio" es un material sólido con una estructura internaamorfa. En los sólidos, los átomos están normalmente dispuestos según patrones regulares y predecibles, como los ladrillos en una pared. Pero si los átomos están revueltos de una manera desorganizada, como los ladrillos amontonados en el suelo -- eso es el vidrio.
El vidrio de ventana que nos es tan familiar está formado principalmente por sílice -- un compuesto de silicio y oxígeno. Esencialmentees arena fundida. Pero en teoría, un fundido de cualquier composición química puede producir un vidrio con tal de que el fundido pueda ser enfriado con la suficiente rapidez como para que los átomos no tengan tiempo de colocarse en patrones, o cristales.
En órbita, en cambio, los líquidos fundidos no cristalizan tan fácilmente como lo hacen en la Tierra. Es más fácil la formación del vidrio. Portanto, no solamente se puede hacer vidrio menos contaminado, sino formarlo a partir de una variedad más amplia de fundidos.
¿Pero por qué es esto tan importante? ¿Qué defectos tiene el vidrio hecho con sílice?
Para las ventanas el sílice es adecuado. Pero el vidrio hecho de otras composiciones químicas ofrece una multitud de propiedades inesperadas. Por ejemplo, hay "vidrios bioactivos" que sepueden usar para reparar huesos humanos. Esos vidrios eventualmente se disuelven una vez que han cumplido con su finalidad. Por otra parte, Day ha desarrollado vidrios que son tan insolubles dentro del cuerpo que están siendo utilizados para tratar el cáncer mediante la distribución de altas dosis de radiación directamente en el lugar del tumor.
Otro ejemplo: el vidrio hecho de metal puede ser...