Il segreto della ceramica

I manufatti in ceramica sono compagni fedeli dell’umanità fin dalla preistoria. L’idea di prendere una manciata di terra argillosa, modellarla secondo una forma prestabilita e poi cuocerla in forno per ottenere un oggetto durevole nel tempo è venuta a uno (o a molti) dei nostri antenati in tempi remotissimi. Normalmente si parla di “ceramica” come di un materiale ben definito, mentre in realtà i “ceramici” sono una classe di materiali molto ampia, caratterizzata dal fatto di essere sinterizzati, il che significa, in sintesi, che sono costituiti da particelle di forma subsferica che vengono sottoposte a un processo di fusione superficiale: all’atto pratico vengono scaldate a una temperatura pari circa a quella di fusione, si fondono nello strato esterno legandosi con le altre particelle a loro vicine, dopo di che l’insieme viene raffreddato lentamente, per evitare cricche o fratture. Per realizzare ceramici si usano composti ceramici: ossidi, sali, ma anche boruri, carburi o nitruri. Le punte dei trapani, che sono fatte di carburo di tungsteno, sono spesso realizzate con materiali sinterizzati. Lo stesso vale ormai per la maggior parte degli utensili da taglio industriali, perché questi composti possiedono una durezza molto alta e sono in grado di incidere e tagliare tutto (o quasi). Altri nuovi materiali di cui sentirete parlare sono i “cermet”, compositi ceramico-metallo sinterizzati.
Tornando a quella che definiamo comunemente “ceramica”: è bianca, ma è solo un caso particolare tra i materiali ceramici di uso comune, che comprendono la terracotta, il gres, la ceramica e la porcellana. Il materiale di base di cui sono fatti è l’ossido di alluminio. L’allumina è bianca, come sono comunemente gli ossidi metallici. Il biossido di titanio, per esempio, viene impiegato come pigmento bianco nelle vernici, come racconta Primo Levi nell’omonimo racconto. Il bianco degli ossidi metallici è dovuto al fatto che le particelle di cui sono composti sono di dimensioni nanoscopiche e diffondono la luce, di conseguenza appaiono bianche. Se però disponessimo uno strato sottilissimo di questi ossidi su un vetro, questo ci apparirebbe trasparente alla luce visibile. Ora, se gli ossidi metallici sono bianchi, come mai le terrecotte sono color terracotta? È presto detto: la terracotta riceve il proprio colore dall’ossido di ferro, che si trova mescolato all’ossido di alluminio non molto puro. Ecco perché i vasi di terracotta, i pavimenti in cotto toscano e i mattoni hanno tutti una sfumatura color ruggine: il colore viene dato da un inquinante, l’ossido ferrico, e le diverse sfumature dipendono dalla percentuale e dagli eventuali altri contaminanti. Diminuendo la percentuale di impurità e di ossido di ferro si hanno i gres, che vengono utilizzati per produrre piatti o sculture. Infine, al più alto grado di purezza, abbiamo la porcellana: le porcellane sono costituite di caolino, un idrossisilicato di alluminio. Una curiosità: le temperature di cottura per i vari tipi di ceramica variano dai 900 ai 1300 gradi centigradi.

[Ugo Finardi – Chimico, ricercatore CNR]

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