Los vidrios son materiales no cristalinos de extraordinaria importancia tecnológica porque combinan trasparencia, dureza, resistencia a la corrosión y, además, son excelentes aislantes eléctricos.
Los vidrios se forman durante el proceso de enfriamiento de una masa fundida que, por debajo de una cierta temperatura, adquiere la rigidez característica de los sólidos, pero sin que sus componentes se ordenen en una estructura de largo alcance.
Los vidrios, de manera reversible, pasan de su forma fundida a un estado rígido (de muy alta viscosidad) sin la aparición de ninguna nueva fase en el sistema, en el llamado proceso de vitrificación.
Así, el vidrio es un sólido sin orden, por ello resulta difícil clasificarlo dentro de uno de los tres estados de agregación de la materia –sólido, líquido y gaseoso–. Por esta razón, se pensó que el vidrio podría formar parte de un cuarto estado de agregación: el estado vítreo. Sin embargo, por diversas razones, esta propuesta no llegó a prosperar.
Composición del vidrio
En general, los vidrios se forman a partir de los siguientes componentes:
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Óxidos vitrificables. Generalmente sílice, que representa las 2/3 partes de la composición de los vidrios industriales. La adición de óxido de boro permite producir vidrios más resistentes capaces de soportar mayores temperaturas. Estos son los vidrios usados en laboratorios.
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Óxidos fundentes. También llamados óxidos modificadores, en este grupo se incluyen los óxidos de sodio, potasio, calcio y magnesio, cuyo papel es romper enlaces entre el silicio y el oxígeno en las cadenas. Por eso disminuye la temperatura de vitrificación y la viscosidad de estos materiales.
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Óxidos estabilizadores. Tienen por objeto compensar el efecto negativo producido por la incorporación de los iones alcalinos utilizados como fundentes y reparar en parte los desperfectos producidos en la red del vidrio. Le confieren cohesión y resistencia, y evitan que sea un material soluble y fácilmente atacable por ácidos. Algunos ejemplos son el óxido de calcio, el de plomo y el de aluminio.
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Componentes accesorios. Pueden tener diferentes funciones, por ejemplo, afinantes que disminuyen la viscosidad del vidrio a alta temperatura para facilitar la eliminación de las impurezas durante la fusión. Se encuentran en este grupo los nitratos de sodio, potasio y bario y los aditivos colorantes, en forma de óxidos que se emplean mezclados en distintas proporciones para obtener una gran variedad de colores.
Aplicaciones cotidianas y científicas
El vidrio es uno de los materiales más usados en la actualidad. Ha contribuido –y sigue haciéndolo– al desarrollo de la sociedad. Es el material inventado por el hombre más versátil que existe.
Todos conocemos sus aplicaciones más comunes, que forman parte de nuestra vida cotidiana. Se usan en la fabricación de envases para alimentos, bebidas, productos farmacéuticos, vajilla y menaje; en la arquitectura en forma de ventanas, aislamiento, diseño de interiores, electrodomésticos y también se emplean en la industria naval, aeronáutica, aeroespacial o automovilística, entre otras.
Pero además de estas, hay otras aplicaciones menos conocidas, como por ejemplo las siguientes:
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Los biovidrios para la regeneración de huesos y tejidos.
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Los vidrios antibactericidas, que eliminan bacterias reduciendo la resistencia microbiana a los antibióticos.
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Los aerogeles, el material tridimensional más ligero que existe y el mejor aislante conocido.
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La fibra óptica que permite la conectividad a grandes velocidades
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Las energías renovables, energía termosolar y aerogeneradores.
Realmente podríamos seguir citando ejemplos de las aplicaciones del vidrio y no terminaríamos nunca, ya que cada día se encuentran nuevas aplicaciones para este material.
Relación con objetivos de desarrollo sostenible
El vidrio contribuye a la consecución de un buen número de objetivos de desarrollo sostenible (ODS). Destaca entre otros materiales porque puede reciclarse infinitamente, permitiendo el ahorro de recursos naturales, energía y costes, contribuyendo a la economía circular (ODS 12: Producción y consumo responsable).
El vidrio se utiliza para la fabricación de aislamientos más eficientes o en grandes ventanales que permiten aprovechar la luz del día, mejorar el bienestar y reducir la necesidad de luz artificial, disminuyendo el consumo energético de los edificios (ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles y ODS 13: Acción por el clima).
También contribuye al desarrollo de las energías renovables (ODS 7: Energía asequible y no contaminante) al utilizarse en centrales termosolares y en aerogeneradores.
Las fibras de vidrio son también claves para la comunicación fiable y rápida de datos a través de internet y el desarrollo de la tecnología 5G (ODS 9: Industria, innovación e infraestructura).
Finalmente, el vidrio se utiliza para conservar alimentos y bebidas, una alternativa al uso de plásticos y a su impacto ambiental tanto en vertederos como en océanos (ODS 14: Vida submarina).
Imagine por un momento que el vidrio no se hubiera inventado… ¿cómo serían nuestras vidas?
Este artículo ha sido escrito en colaboración con el responsable del Taller de Vidrio Científico de la UCM y presidente de la Asociación Española de Sopladores de Vidrio Emilio Elvira Muñoz.
Una versión de este artículo fue publicada originalmente por la Oficina de Transferencia de Resultados de Investigación (OTRI) de la Universidad Complutense de Madrid (UCM).
