Vetreria al quarzo: un ingrediente segreto scientifico

La vetreria al quarzo è l'ingrediente segreto di molti esperimenti scientifici. Gestisce il caldo e il freddo senza rompersi, rimane inerte alla maggior parte dei prodotti chimici e non interagisce con la luce, qualità che lo rende perfettamente trasparente. Non cambia forma e rimane duro quando fa freddo, ma diventa flessibile quando...

La vetreria al quarzo è l'ingrediente segreto di molti esperimenti scientifici. Gestisce il caldo e il freddo senza rompersi, rimane inerte alla maggior parte dei prodotti chimici e non interagisce con la luce, qualità che lo rende perfettamente trasparente. Non cambia forma e rimane duro a freddo, ma diventa flessibile a caldo.

"Il quarzo fuso implica cristalli, ma è un termine improprio", afferma Thomas McNulty, scienziato dei materiali presso GE Global Research ed esperto di quarzo. "Anche se ha proprietà distinte come i solidi cristallini, il materiale è in realtà amorfo."

McNulty afferma che i produttori producono quarzo fuso riscaldando sabbia silicea ultra pura a temperature superiori a 3.600 gradi Fahrenheit, superiori al punto di fusione dell'acciaio. "La silice sembra una spiaggia di sabbia bianca e brillante", afferma McNulty. "Ci sono solo pochi posti al mondo dove puoi ottenerlo, incluso qui negli Stati Uniti, nella Carolina del Nord."

A causa dell'elevato punto di fusione del materiale, i lavoratori utilizzano forni realizzati in tungsteno e grafite. La massa risultante di quarzo fuso contiene catene amorfe di molecole di silice pura che conferiscono al materiale le sue pregiate proprietà. Come una coppia fedele, "il silicio e l'ossigeno amano davvero essere legati l'uno all'altro", afferma McNulty. “Poiché sono così fortemente legati, hanno una bassa reattività con la maggior parte degli altri elementi.

McNulty afferma che la struttura amorfa consente inoltre al materiale di mantenere la sua forma anche quando è esposto a shock termici. Il cosiddetto “coefficiente di dilatazione termica” del quarzo fuso è 100 volte più piccolo rispetto alla maggior parte dei metalli. "Puoi mantenere un'estremità fredda e un'altra calda e non si spezzerà", afferma McNulty.

I lavoratori del vetro inizialmente modellano il materiale in tubi e altre forme base e li spediscono ai laboratori per l'ulteriore lavorazione. I laboratori GE Global Research nello stato di New York impiegano due dipendenti a tempo pieno che modellano i tubi in reattori personalizzati per chimici, tubi a muffola per forni per camere bianche, bicchieri e altri articoli da laboratorio progettati per esperimenti specifici.

Il materiale meraviglioso ha un tallone d’Achille. "Ogni volta che ne intacchi la superficie, perde le sue proprietà meccaniche piuttosto rapidamente", afferma McNulty. “È un materiale tecnico, non strutturale. Abbiamo bisogno di tanti, tanti tubi”.

È qui che entra in gioco Bill Jones (sopra). Da 33 anni produce vetreria su misura presso GE. Jones lega i tubi di quarzo all'interno di mandrini di grafite su uno speciale tornio di vetro, li riscalda con un semicerchio di torce a gas a 3.000 gradi Fahrenheit dove i materiali diventano viscosi come il caramello e li modella con palette di grafite nella forma desiderata. "Non esiste una scuola per questo", dice McNulty. “Lo impari nell'ambiente del negozio. È un po’ d’arte.”

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