Explique como se originam os poros nas regiões entre as partícula refratária (sílica) e a fase vítrea? Por que partículas maiores de sílica tendem a fraturar, durante a queima de uma porcelana?
Passo 1
O enunciado pede para explicar dois fenômenos em porcelana durante a queima: (1) a origem dos poros na região de contato entre as partículas refratárias de sílica e a fase vítrea, e (2) por que partículas maiores de sílica tendem a fraturar. O conteúdo envolve sinterização viscosa de vidros, transformações de fase do quartzo e diferenças de contração térmica entre sílica e vidro. Vamos usar conceitos de fluxo viscoso, coeficientes de dilatação e mudanças volumétricas de fase.
Passo 2
Durante a queima da porcelana em temperaturas acima de aproximadamente
, a fase vítrea (o vidro formado por feldspatos fundidos) sofre sinterização por fluxo viscoso: o vidro flui e densifica, reduzindo espaços vazios internos. Em contraste, as partículas de sílica refratária são cristalinas e praticamente não se deformam nem contraem. Essa diferença faz aparecer lacunas (poros) junto à superfície das partículas de sílica, porque o vidro retraído não consegue preencher totalmente o contorno rígido dos grãos.
Além disso, o quartzo sofre uma transformação de fase
em torno de
, acompanhada de variação volumétrica brusca (~
). Essa mudança gera microfissuras na superfície das partículas de sílica e amplia ainda mais as lacunas entre grão e vidro, contribuindo para a formação de poros na interface.
Além disso, o quartzo
Passo 3
Na etapa de resfriamento, vidro e sílica apresentam coeficientes de dilatação térmica muito diferentes: o vidro contrai-se mais que a sílica. Essa diferença impõe tensões de tração na região de contato, abrindo ou ampliando poros já existentes. Em resumo, a soma de contração desigual mais a transformação de fase criam e mantêm a porosidade interfacial.
Passo 4
Partículas maiores de sílica concentram tensões mecânicas maiores em sua vizinhança, pois a lacuna ao redor delas é proporcional ao tamanho do grão e as forças geradas pelo vidro viscoso ou pela dilatação desigual atuam em áreas maiores. Quando a tensão na partícula excede a resistência à fratura do quartzo, ocorre fissuração do grão de sílica em vez de acomodação elástica, provocando fraturas nas partículas maiores.
Resposta
Os poros surgem porque, ao sinterizar, o vidro flui e contrai enquanto a sílica não se deforma, deixando lacunas reforçadas pela transformação
do quartzo e pela diferença de contração térmica. Partículas maiores de sílica geram concentrações de tensão maiores nessas lacunas, ultrapassam a resistência do cristal e acabam fraturando durante a queima.