חומרים קרמיים וזכוכוית

חומרים קרמים

חומרים קרמים מכילים אלמנטים מתכתיים ואל-מתכתיים הקשורים בקשרים יונים, קוולנטים או יונים-קוולנטים מעורבים. חומר קרמי מוגדר כתרכובת אנאורגנית המכילה יסוד לא מתכתי אחד לפחות. המלה קרמיקה מקורה ביוונית, ופרושה קדרות. בין השימושים המוקדמים לקרמיקה נמצא כדים מחרס, תערובות שונות של חומרים חרסיתיים. חומרים קרמים מתאפיינים בקשיות גבוהה, מבודדים מבחינה תרמית (חום) וחשמלית, עמידים בטמפרטורות גבוהות, הם קלים יחסית למתכות, הם בעלי ייציבות מבנית בטמפרטורות גבוהות ועמידים בסביבות אגרסיביות. חסרונם הגדול נובע מהיותם חומרים פריכים (שבירים).

דוגמאות לחומרים קרמים: SiO₂ ,Al₂O₃ ,TiN ,SiC.

שימושים: בניה, חומרים מבודדים תרמית, קבלים ורכיבים אלקטרונים.

חומר קרמי יכול להיות תחמוצת של מתכת (לדוגמה אלומינה) או תרכובת של יסודות אל מתכתיים (לדוגמה גרפיט). מבנה האטומים בקרמיקה יכול להיות גבישי (מסודר) או אמורפי (חסר סדר). קרמיקה גבישית יכולה להיות חד-גבישית, כלומר מורכבת מגביש יחיד, כמו פרוסת סיליקון, או רב-גבישית, כמו אלומינה. דוגמה לקרמיקה אמורפית היא זכוכית.

תכונות של חומרים קרמים: 1. קשיחות מצויינת - בזכות הקשר הקוולנטי (מודול יאנג גבוה), התנגדות נמוכה לשבירה (חסינות לשבר נמוכה מאוד). 3. פריכות, כלומר משיכות נמוכה מאוד - חוסר בדפורמציה פלסטית, 4. התנגדות נמוכה לנגיפה - חוסר בדפורמציה פלסטית.

חסרונות של חומרים קרמיים: 1. פריכים מאוד, נגיפה וחסינות לשבר נמוכה ביותר, 2. טובים במאמצי לחיצה ולא במאמצי מתיחה (יחס של 10 ל- 1 ויותר), 3. בעייתיים בתכנון מכני: קשה מאוד לחזות את התכונות יהם המכניות (פילוג סטטיסטי של תוצאות), 4. קשים לעיבוד ולהרכבה. 5. קשיות גבוהה מאוד וטמפרטורת היתוך מאוד גבוהה מגבילים הרבה מתהליכי הייצור, 6. בעייתים מבחינת יכולת מיחזור.

קרמיקה בטבע

קיימים בטבע מגוון חומרים קרמים, חלקם קב-גבישיים ואחרים רב-גבישיים. קרמיקה בטבע מצויה בצורת סלעים. סלע שנוצר בתוככי האדמה במשך מיליוני שנים בלחץ וחום אדירים קרוי סלע פלטוני. סלע געשי נוצר בהתקררות מהירה של לבה על פני השטח. סלע משקע נוצר על פני כדור הארץ, בתנאים רגילים של טמפרטורה ולחץ, או במעמקי הים ללא חום אך תחת לחץ, ומקורו בסלע קודם.

קרמיקה מסורתית

חומר או חרס. חומר סיליקטי שיובש ולאחר מכן נצרף בכבשן. מינרל החרסית מורכב מגבישי סיליקה (SiO₂) ואלומינה (Al₂O₃), והוא מתאפיין בנטייה לספוח מים.

סיליקטים

המבנה הסיליקטי הבסיסי הוא של טטרהדרון (פירמידה בעלת 4 מישורים שווי צלעות), שבמרכזה מצוי הצורן, ובארבעת קודקודיה מצויים אטומי חמצן. לכל מינרל סוג קשרים שונה בין הטטרהדרונים (זוגות, טבעות משולשות, לוחות ומבנים תלת ממדים).

חרסית

חרסית היא חומר קרמי המכונה גם "חומר". החרסית מורכבת ממינרלים ומופקת מעפר. בתהליך העיבוד של החרסית מוסיפים לה מים ובזמן שהחומר רטוב הוא נמצא בצורתו הפלסיטת, כך שאפשר לעבדו בקלות לצורה הרצויה. לאחר עיצובו מייבשים את החומר והוא מתקשה. בתום הייבוש (על מנת למנוע את סידוק החומר כתוצאה מלחץ אדי המים) החומר מוכנס לתנור הצריפה בטמפרטורות גבוהות של מעל 1000 מעלות צלזיוס. רק בתום הצריפה מתקבל החומר המוגמר הקרוי חרסית. שם המקצוע העוסק בייצור כלי חרס הוא קדרות. כלי חרס עמידים בטמפרטורות גבוהות מאוד, הם אטומים לחדירת נוזלים, עמידים בפני קורוזיה, הם מבודדים מבחינה תרמית (חום) ומבחינה חשמלית, ובנוסף יש להם עמידות טובה בפני שחיקה. חסרונם העיקרי הוא היותם חומרים פריכים (שבירים). החרסית שימשה את האנושות לייצור כלים וחפצי נוי עוד משחר ההיסטוריה. כיום היא משמשת למשל לייצור כלי אוכל, חפצי נוי ורעפים לבניין.

קדרות

קדרות היא אומנות יצירתם של כלים העשויים מחרס. את הצורה מקנים כאשר החומר כיורי כלומר במצבו הפלסטי. לאחר יבוש מלא מכניסים את החומר הקרמי המסורתי לשריפה בתנור בחום גבוה בתהליך הקרוי צריפה, דבר אשר גורם להתחרסותו של החומר הקרמי. מקור המונח דדרות במילה "קדרה". אדם העוסק בקדרות נקרא "קדר". ישנן טכניקות שונות ליצירה בחומר, למשל, ניתן להשתמש באובניים, מכשיר המסובב את היצירה ומאפשר לאומן לעצב את החפץ תוך כדי סיבוב. אפשרות אחרת היא לעצב את החומר בידיים או בעזרת כלי עבודה שונים.

במהלך תהליך הצריפה מתרחשים השלבים הבאים:

• פליטת מים ספוחים (בין גבישים).

• בטמפרטורות גבוהות נפלטים מיי הגביש.

• תהליך ההתחרסות: היווצרות פאזות חדשות של חומר בתהליך בלתי הפיך שבו משתנות תכונות החומר.

• בטמפרטורות מאוד גבוהות תהיה התכת החומר.

גרניט

הגרניט הוא חומר קרמי סלעי, בעל קשיות מאוד גבוהה, הנוצר בעומק ובלחץ רבים מתחת לקרום כדור הארץ בחלקו היבשתי. הגרניט נחשב לסלע מגמטי, הנוצר כתוצאה מהתקררות איטית של מגמה במעמקי האדמה. הגרניט מורכב בעיקרו מקוורץ (תחמוצת הצורן בצורתה הגבישית), תהליך ההתגבשות הוא איטי מאוד, כך שנוצרים גבישים גדולים במיוחד. גרניט היא אבן הבנייה הקשה ביותר, והקשיות המצוינת של הגרניט מקנה לה את עמידותה הנהדרת בפני שחיקה. לגרניט גם עמידות מצוינת מבחינה כימית, המאפשרת אחסון חומרים כימיים חריפים במכלי גרניט, וכן עמידות טובה בטמפרטורות גבוהות. בארץ ישראל ניתן למצוא גרניט גס־גרגיר, שצבעו אדום, באיזור דרום הארץ (אילת ותמנע).

לסלעי הגרניט המצויים בישראל אין שימוש מסחרי, מאחר ולא ניתן לנסר מהם חלקים שלמים ורחבים לשימושים מסחריים. הגרניט המשווק בארץ מובא ממזרח אירופה וממזרח אסיה, צבעו של גרניט זה הוא לרוב ורדרד־אפור, אך יש גם סלעי גרניט בגוונים שונים של חום, אדום, שחור ולבן, זאת בהתאם להרכב החומר.

שיש

השיש הוא למעשה אבן גיר (סידן פחמתי) אשר עברה התמרה. זהו למעשה סלע תהום שחלו בו שינויים כתוצאה מחום ולחץ במעמקי כדור-הארץ. השיש מכיל בנוסף לסידן הפחמתי גם תוספות של מגנזיום פחמתי, קוורץ ועוד. על מנת לגרום לשיש להיות מבריק מקובל ללטש את פהי-השטח של האבן. על פי תקינה אמריקאית, שיש הינו סלע גבישי המורכב מאחד (לפחות) משלושת המינרלים הבאים: קלציט, דולומיט וסרפנטין. היוונים נהגו לפסל את פסליהם משיש שהובא מאי בים האגאי ומהר פנדליקון שנמצא בצפון מזרח לאתונה. איכות השיש לפיסול תלויה בגודל גבישי השיש, ככל שהגבישים קטנים יותר, כך השיש נחשב מתאים יותר לפיסול. שימושים עכשויים: מבניים - אריחים, ריצוף, פיסול וחפצי אומנות. בישראל המונח "שיש" מתייחס בעיקר לתיאור סלע מלוטש כגון אבן גיר, לדוגמה "שיש חברון"הוא למעשה אבן גיר.

מלט

מלט הוא תערובת של חול, אבקת צמנט ומים, אשר לאחר ערבובו עם מים הוא הופך לחומר קשיח. במצרים העתיקה השתמשו במלט שהיה תערובת רכה של גבס וחול. מלט סיד מעורב בחומר פוצולני שימש ברחבי העולם העתיק, בעיקר באימפריה הרומית, באירופה ואפריקה. חומר פוצולני הוא חומר מינרלי המתקשה בעת תגובה כימית עם סיד בסביבה מימית, ולכן אינו זקוק למגע עם האוויר על מנת להתקשר ולהתחזק. לכן מלט כזה זקוק ללחות על מנת להתקשר ולהתחזק. מרבית המבנים ההיסטוריים בהם נעשה שימוש במלט סיד מעורב בחומר פורצלני שרדו מכיוון שנבנו בתקופה חמה ולחה. כיום עדיין משתמשים במלט סיד מעורב בחומרים פוצלנים בפרויקטים לשימור ושיחזור מבנים היסטוריים.

למלט המודרני שני שימושים עיקרים: 1. מלט רביגה משמש בבנייה להדבקת לבנים זו לזו ולמילוי הרווחים שבין הלבנים, 2. מלט טיח משמש לטיוח וכיסוי פני הקירות ותקרות, להסתרת פגמים בבניה, ולהגנת המבנה מפני נזקים סביבתיים, ובנוסף לשיפור הבידוד התרמי והאקוסטי.

צמנט פורטלנד

צמנט פורטלנד הוא מלט מודרני, שבצורתו הגולמית הוא אבקה אפורה, שתפקידה לאגד ולהדביק בבטון את האבנים הקטנות זו לזו ולמלא את החלל שביניהן. צמנט פורטלנד מיוצר על ידי ערבוב בין אבקת חול ים (קוורץ), תחמוצת האלומיניום ואבן גיר (סידן פחמתי). כששורפים את התערובת בטמפרטורה של 1600-1400 מעלות צלזיוס, נוצר חומר אותו טוחנים לאבקה אפורה. אבקה עדינה זו מתקשה כעבור מספר שעות כשמוסיפים לה מים. מלט מודרני מכיל צמנט פורטלנד כדי לאפשר לו התקשרות מהירה וחוזק מוקדם גבוה. מלט הוא המרכיב המקשר בייצור בטון. בישראל מיוצר צמנט פורטלנד על ידי נשר מפעלי מלט ישראלים בע"מ, כאשר רובו מיוצר במפעל נשר רמלה.

טיח

טיח הוא חומר כיסוי חיצוני או פנימי קירות ולתקרות של בניינים. טיח מורכב מחומר מליטה/מלט (צמנט וסיד, או גבס) ומאגרגט גקגירי דק (בדרך כלל חול). הטיח הוא חומר הגמר העיקרי בבנייה המודרנית והמסורתית, המשמש למטרות רבות כולל איטום ובידוד המבנה. כמו כן הטיח משמש כבסיס לשכבות צבע וכן כחומר גמר כמו במקרה של טיח מסוג שפריץ.

טיח בוץ מורכב מאדמה המכילה חרסית. טיח זה דורש תחזוקה שנתית. הוא איננו עמיד ברטיבות ולכן מתאים לבניה בעיקר במקומות יבשים. השימוש בו הצטמצם מאוד עם גילוי הסיד ונשמר בעיקר באזורים צחיחי, םבהן חייות אווכלוסיות עניות ובמבנים קלים/קש. היום בשל הביקוש לבנייה בחומרים אקולוגיים וברי קיימא חודש הביקוש לטיח אדמה, בעיקר על קירות ומחיצות פנים.

סיד

סיד הוא תרכובת של סידן וחמצן, שסימנה הכימי CaO, המופק על ידי שריפה של אבן גיר, במהלכה פולט הגיר חומצה פחמתית ומים. אבקת הסיד מופקת על ידי טחינה של תוצרי השריפה שנקראים "רגבים", והיא מכונה בשם "סיד חי" מכיוון שהחמצן שבה הופך אותה לאקטיביות מבחינה כימית. בעת הערבוב של אבקת סיד עם מים, נוצרת תגובה אקסותרמית (פליטת חום), ונוצרת משחה רכה המכונה "סיד כבוי" [מימת הסידן ₂(Ca(OH]. בעת חשיפה לאוויר מתחברת מימת הסידן עם דו-תחמוצת הפחמן, ולמעשה חוזרת להרכב המקורי של אבן הגיר CaCO₃. טיח סיד הוא טיח אשר החומר המקשר (ביינדר) שלו הוא סיד.

גבס

גבס הוא מינרל (CaSO₄•2H₂O) רך מאוד, מסיס במים, ומבודד היטב טמפרטורה ורעש, המשמש בעיקר בעיצוב פנים של בתים. כאשר יוצקים את הגבס לתוך תבנית הוא מקבל את הפרטים העדינים של התבנית משום שהתמיסה המימית זורמת ביעילות וממלאת היטב את חלל תבנית היציקה. עקב תכונותיו אלה, בנייה בגבס נפוצה מאוד, בייחוד בקירות פנימיים (קירות גבס). הגבס כחומר גלם לבנייה מגיע בצורת לוחות גבס קלי משקל, הנחתכים לצורתם הרצויה ומחוברים אל המבנה באמצעות פרופילי פח מפלדה מגולוונת. הבנייה בגבס היא קלה, מהירה, מדויקת, ומאפשרת פיתוחים של צורות מדוייקות ועדינות שלא ניתן לבצע בשיטות בנייה אחרות למעט נגרות או בייצור תעשייתי מיוחד. חסרונו העיקרי של הגבס הם אי עמידותו בפני מים, כאשר מגע ממושך עם סביבה מימית גורם לגבס להתנפח ולהתעוות, חסרון בולט נוסף הוא היותו של הגבס חומר חלש מבחינה מכנית, לכן קיר גבס אינו מסוגל לשאת משקל של ארונות קיר או של חיפוי שיש. על מנת לתלות על גבי קיר גבס משקל כבד, כגון ארונות תלויים או טלוויזיה, נדרשים חיזוקים מיוחדים למבנה המתכת.

קרמיקה מבנית

חומרים קרמים המשמשים כחומרי מבנה. בדר"כ נדרשת מהם עמידות בשחיקה ובבלאי, לצד בידוד תרמי ועמידות בטמפרטורות גבוהות. דוגמאות: אבן, מלט, בטון, זכוכית.

קרמיקה תפקודית

חומרים קרמים המשמשים במערכות אלקטרוניות, מגנטיות ואופטיות. דוגמה לחומרים קרמים תפקודים היא החומרים הפיאזואלקטריים, המייצרים מתח חשמלי כתוצאה מתגובה מכנית, ולהיפך, או חומרים קרמים דיאלקטרים המשמשים בקבלים.

קרמיקה מתקדמת

חומרים קרמים מעשה ידי אדם. בדר"כ מיוצרים בטכנולוגית אבקות (סינטור).

יישומים של קרמיקה מתקדמת: חלל ותעופה: 1. מנועים הפועלים בטמפרטורות גבוהות, 2. מבנים אוירודינמיים קלים וחזקים, 3. ראשי חץ (קונוסים) לטילים, 4. מבודדי חום, 5. רכיבים במזלטים, 6. אריחים לחלליות להגנה בעת חדירה לאטמוספירה. ביו רפואה: 1. שתלים: עצמות מלאכותיות, רפואת שיניים, 2. קיבוע ואיחוי עצמות בשיקום מאוסטיאופורוזיס. אלקטרוניקה: 1. קבלים, 2. אריזות למעגלים משולבים, 3. מתמרים, 4. מבודדים.

יישומים נוספים: 1. סיבים אופטיים, 2. מתגים, 3. מגברי לייזר, 4. עדשות.

שינויים קטנים בהרכב החומר הקרמי יכולים להביא למגוון רחב של שימושים: הוספת יונים גביש הקרמי הופכת את החומר למורכב יותר, ומאפשרת לקבל מגוון רחב של תרכובות בעלות מגוון תכונות חשמליות, מגנטיות, אופטיות, מכניות וכימיות. ישנם חומרים קרמים גבישים המאפשרים בליעת אנרגיה בצורה אחת והוצאתה בצורה אחרת, דבר המוביל להתמרת אנרגיה. לדוגמה, גביש פיאזואלקטרי המאפשר הפיכת אנרגיה מכנית לאות חשמלית ולהיפך. באמצעות גביש פייזו-אלקטרי אפשר לגרום לטלפון הסלולרי לרטוט או לצלצל דרך התנודות של חומר קרמי שהועבר בו זרם חשמלי בתדר מסוים. גרגיר של חול שעל שפת הים (קוורץ, שהרכבו SiO2) נותן תחת השפעת מתח חשמלי תנודה מכנית אחת כל שנייה, המנוצלת לטובת שעוני קוורץ. עיקרון זה משמש לבנית מתמרים במרשירים המיועדים לביצוע בדיקות אולטראסוניות במרפאות ובבתי-החולים: הפולס החשמלי של המתח החיצוני הופך בעזרת גביש פייזו-אלקטרי (לחץ-חשמלי) לרעידות (גלי קול מכאניים) שמועברים אל תוך הגוף. תגובת גלי קול עם רקמות ונוזלי גוף בעלי צפיפויות שונות נקלטת במכשיר ומומרת חזרה לאותות חשמליים שמוצגים על גבי מסך.

תחמוצת היא תרכובת בין מתכת לחמצן, כלומר היא חומר קרמי, יכולה להיות מבודדת חשמלית, כמו בתחנות ממסר של חברת החשמל. אולם, תחמוצות בהרכב כימי מורכב יכולות לשמש כמוליכי-על עם התנגדות חשמלית אפסית בטמפרטורות נמוכות. מחקרים רבים בתחום המדע והנדסת חומרים עוסקים ביצור של חומרים קרמיים מיוחדים, באיפיון המבנה שלהם באמצעות כלים כגון מיקרוסקופית אלקטרונים ודיפרקצית קרני-X, ובאפיון התכונות של חומרים אלו.

אלומינה, תחמוצת האלומיניום (Al₂O₃), היא החומר קרמי (אינה מסיסה במים) הנדסי שימושי. צפיפות האלומינה: 3.97 גרם/סמ"ר3, וטמפרטורת ההיתוך שלה 2054 מעלות צלזיוס. אלומינה היא חומר בעל עמידות מצוינת בטמפרטורות גבוהות, עמידות מעולה בסביבות כימיות תוקפניות, בידוד תרמי וחשמלי מצוינים, ויכולת עיבוד קלה יחסית, ועלות יצור סבירה. לעיתים מוסיפים לאלומינה תוספים כגון סיליקה על-מנת לשפר את תכונותיה ואת יכולות הייצור. אלומינה תעשיתית מכילה בדר"כ 98-92% אלומינה והשאר תוספים. האלומינה ההנדסית בדרך-כלל מתאפיינת במבנה אלפה, המכונה גם קורונדום, והיא בעלת מראה מוצק גבישי לבן. בשל הקושי הרב של החומר ועימידותו בשחיקה, לעיתים קרובות משתמשים באבקת אלומיניום לליטוש ומירוק משטחים חלקים. אלומינה גם משמשת באפודי מגן קרמיים לעצירת כדורי רובה, תודות לקושיות הגבוה שלה. טמפרטורת ההיתוך הגבוהה והעמידות המצוינת לחימצון הופכת את האלומינה לחומר הנתאים לבידוד תנורים בטמפרטורות גבוהות. כמו כן האלומינה משמשת כחומר הגלם להפקת אלומיניום מתכתי. אלומינה משמשת גם בייצור זכוכית ואבני חן מלאכותיות (אודם וספיר מלאכותיים), וכן בתעשיית הלייזרים.

תהליכי ייצור של חומרים מתקדמים: 1. סינטור, 2. יציקה, 3. גידול גבישי, 4. שיקוע כימי, 5. הדפסה תלת-ממדית.

סינטור

כבישת אבקה קרמית בלחץ רב עד לאיחויו הסופי של החומר האמצעות תהליכים דיפוזיונים. בדרך-כלל הכבישה משלבת חומרי הדבקה המעורבבים עם האבקה והיא מתבצעת בטמפרטורות גבוהות. אחוז הפורוזיביות (נקבוביות) של החומר הקרמי נקבע לפי מירקם האבקה ותהליך הייצור. ככל שגרגירי האבקהיהיו קטנים יותר, כך אחוז הפורוזיביות יקטן בזכות תהליכי דיפוזיה מהירים יותר ורבים יותר (אנרגיית פני-שטח גבוהה), וטיב החומר יהיה איכותי יותר. אולם, גם תהליך הייצור קובע את דרגת הפורוזיביות של החומר, כאשר סינטור יעיל ואיכותי יסתכם בדרגת פורוזיביות נמוכה בחומר. שימוש בכבישה בלחץ, קרה או חמה (למשל, כבישה איזו-סטטית בחום, HIP), יוביל להקטנת הפורוזיביות.

ככל שהחומר הקרמי פורוזיבי יותר כך: 1. הצפיפות נמוכה יותר, 2. ערכו של מודול האלסטיות (מודול יאנג) יורד, 3. חוזק החומר יורד, 4. החסינות לשבר וההתנגדות לנגיפה יורדות, 5. העמידות בפני התעייפות יורדת.

יציקה של חומרים קרמים

בתהליך זה ממיסים או מתיכים אבקה קרמית, ויוצקים לתבנית בעלת הצורה המבוקשת. חלונות זכוכית מיוצרים ביציקה, בתהליך שהומצא בשנת 1953, שבו יוצקים את זכוכית המותכת על גבי משטח עופרת מותכת, כך שהזכוכית צפה על העופרת ויוצרת שכבה אחידה וחלקה.

גידול גבישי

כאשר נדרש לייצר חומר קרמי חד-גבישי, בעל דרגת ניקיון גבוהה, יש צורך לגדל את הגביש באופן איטי ומבוקר, מנקודה בודדה המהווה גרעין ההתגבשות, כך שהגביש כולו יגדל ויימצק בכוון קריסטלוגרפי יחיד ידוע מראש. לדוגמה, בתהליך צ'וחרלסקי (Czochralski) המשמש לגידול של חד-גבישיי סיליקון לתעשיית המיקרו-אלקטרוניקה, מכניסים לתוך תמיסת סיליקון מותך מוט של סיליקון גבישי, קטן ומושלם, שמבנהו הקריסטלוגרפי (גבישי) ידוע מראש, והוא משמש כגרעין התגבשות לייצירת מוט סיליקון נקי, תוך כדי משיכה וסיבוב של מוט הסיליקון שנוצר כלפי מעלה בקצב וטמפרטורה מבוקרים. ממוט סיליקון זה יינוסרו באמצעות מסור יהלום פיסות הסיליקוו (וויפרים) המשמשים לתעשיית המיקרו-אלקטרוניקה.

שיקוע כימי (Chemical vapor deposition)

תגובה כימית היוצרת חומר קרמי במצב גזי או נוזלי. תוצר התגובה שוקע על גבי מצע, כך שמתקבל חומר קרמי מוצק. שיטה זו משמשת בעיקר להכנת שכבות דקות של קרמיקה, אך גם לייצור חומרים עבים המשמשים כחומר בניה הנדסי. בשיטה זו נוצרת התרכובת הקרמית עצמה אך גם ניתן לייצר את המוצר המוגמר.

היסוד העיקרי בזכוכוית הוא החול הצורני. הסודה מורידה את טמפרטורת ההתכה ומקלה על העיבוד שלה. הזכוכית נוצרת כשהחומרים: חול צורני (סיליקה), סודה (Na₂CO₃), סיד (CaO) וחומרים נוספים, מעורבבים יחד ומחוממים לטמפרטורה של כ-1300 מעלות צלזיוס.

נקודת ההתכה של סיליקה טהורה (SiO₂) היא בערך 2,000 מעלות צלזיוס. הוספת נתרן פחמתי "סודה לכביסה" וסודיום קרבונט (Na₂CO₃) מורידים את טמפרטורת ההתכה של הזכוכית ל-1,000 מעלות צלזיוס בקירוב. זכוכית שלא תמוחזר תתפרק רק לאחר כמיליון שנים.

שימושים: חלונות, חיפוי בנינים וגורדי שחקים, בזכות עמידות הזכוכית הקרמית לחום, נהוג להשתמש בה כבסיס לכיריים חשמליות, חפצים דקורטיבים (אהילים, פסלים, אגרטלים), אופטיקה, כלי מטבח (כוסות, צלחות), ורהיטים.

הידעת! - זכוכית טבעית היא זכוכית געשית הנקראת אובסידיאן, אותה מצאו אבותינו הקדומים בטבע כבר לפני בערך 40 אלף שנה. האדם הקדמון השתמש בזכוכית הגעשית ליצור סכינים וראשי חצים.

ייצור מכוון של זכוכית על ידי בני אדם החל סביב כ-4-3 אלף שנה לפני הספירה. בשריפה של זרעים, האפר שנישאר התחבר עם חול ים בטמפרטורה גבוהה, וכך נוצרה זכוכית סיליקטית המכילה כ-60% תחמוצת הצורן (סיליקה). על-ידי הוספה של אשלגן חמצני K₂O מתקבלת זכוכית שקופה, אשר האדם בעת העתיקה השתנש בה ליצור תכשיטים ובקבוקונים. זכוכית יוצרה באופן מלאכותי במצרים לפני כ-4,000-5,000 שנים. עיקרו היה התכה של חול בכבשן, כדי להוריד את טמפרטורת ההתכה של הצורן הדו-חמצני היו מערבבים את החול בפחמת הנתרן, תרכובת המצויה באפר של צמחים מסוימים.

זכוכית טהורה היא חומר שקוף, קשה, עמיד בשחיקה ואדיש מבחינה כימית וביולוגית. עם זאת הזכוכית היא חומר פריך (שביר), הנוטה מתנפץ לרסיסים חדים בעת נפילתו. תכונותיה השונות של הזכוכית עשויות להשתנות באמצעות הוספת מרכיבים שונים או טיפול בחום. המרכיב העיקרי בזכוכית הוא תחמוצת הצורן, אותה התרכובת הכימית מהווה גם את הקוורץ (הגבישי), ממנו עשוי חול הים. הזכוכית ניתנת לעיצוב בקלות לגופים בעלי שטח פנים חלק ובלתי חדיר.

זכוכית קרמית היא זכוכית גבישית (בניגוד לזכוכית רגילה בעלת המבנה האמורפי הלא מסודר). הזכוכית הקרמית נוצרת לאחר חימום והוספת חומרים שונים לזכוכית האמורפית. מה שמייחד זכוכית קרמית הוא מבנה דו פאזי: מיקרו-גבישים, שבניהם קיימים אזורים אמורפים. הפאזה הגבישית מהווה בין 30% ל-70% מולרי. השימוש בזכוכית קרמיות החל בשנת 1950 והתגלה על ידי סטוקי (Stookey), שגילה במקרה את הזכוכית הקרמית כאשר השאיר בתנור שפעל בטמפרטורה גבוהה תערובת של זכוכית, ליתיום סילקאט וכסף. כשחזר מצא חומר קרמי לבן במקום למצוא "שלולית" של זכוכית מותכת. הדבר קרה בגלל שהכסף היווה מרכז נוקלאציה (מרכז גיבוש), וגרם להיווצרות של גבישי זכוכית מסודרים, הפזורים בתווך האמורפי.