Gafas fantásticas y dónde encontrarlas

Este es el cuarto artículo de nuestra exploración del mundo material de Canción de Hielo y Fuego, más familiar para nosotros como Juego de Tronos. Puede leer los tres primeros artículos de esta serie aquí.

Este invierno no se trató de nieve o hielo. Se trataba del material negro que llegaba en carretas desde una isla en el mar Angosto.

Dragonglass, la gente común lo llamaba. Era negro y puntiagudo. Era el arma elegida por los salvajes.

A pesar de su color, brillaba al sol como el metal. Tenía bordes y pliegues como una roca, pero se hizo añicos en el suelo como el hielo.

Aquel amigo del Rey del Norte -el gordo, le llamaban Sam- aparentemente había matado a un caminante blanco con dragonglass. A estas alturas, todos los niños al norte de los gemelos sabían que era lo único, además de Valyrian Steel, que podía matar a un caminante blanco.

Crédito de vidriagón:HBO

Con la muerte a las puertas, el vidriagón era la única esperanza para la larga noche.
Los hombres hablaron con asombro de las profundas minas de donde procedía. Pequeños y grandes cristales brillaban en la oscuridad, anidados como joyas en las grietas de la roca antigua.

En las leyendas de la gente común, el dragonglass es lo que se obtiene cuando las rocas se derriten con el fuego del dragón. El antiguo valyrio para vidriagón, después de todo, es ‘zīrtys perzys’ , que literalmente se traduce como 'fuego congelado'. ¿Es de extrañar entonces que pueda matar a los muertos una vez más?

Sin embargo, los maestres lo sabían mejor. No fue el calor del fuego del dragón lo que derritió la roca, sino la furia líquida de los volcanes, sangrando por antiguas heridas. Lo llamaron por su verdadero nombre:obsidiana.

El hacha de vidriagón del Sabueso. Crédito:HBO

Fuego Congelado

Puede que no tengamos vidrio de dragón, pero la obsidiana es un vidrio volcánico común que se encuentra en muchas partes del mundo. En Naturalis Historia , escrito en el 77 d.C., Plinio el Viejo escribe que ‘...entre las diversas formas de vidrio podemos contar con el vidrio de obsidiana, una sustancia muy similar a la piedra encontrada por Obsidius i n Etiopía '.

No se sabe cuándo este 'Obsidius' hizo su descubrimiento, pero las gafas, en general, ya se conocían desde hace cientos de miles de años en la época de Plinio. De hecho, se han descubierto objetos de obsidiana en sitios arqueológicos que datan del año 700 000 a. C., lo que convierte al vidrio en uno de los materiales de ingeniería más antiguos conocidos por el hombre.

Al mismo tiempo, el vidrio no se convirtió en un material doméstico hasta mucho más recientemente. Durante la Edad Media, era necesario ir a una iglesia para contemplar el esplendor de las vidrieras.

Hoy, sin embargo, tenemos una explosión de varios tipos de vidrio a nuestro alrededor. Bebemos de un vaso de cal sodada. Usamos lentes hechos de Pyrex o vidrio de pedernal. Vestimos nuestros edificios con vidrio flotado, vidrio corona y vidrio laminado. Calentamos reactivos químicos en vidrio de borosilicato. Los vidrios para automóviles son templados. El vidrio reforzado químicamente, como Gorilla Glass, se ha desarrollado especialmente para teléfonos inteligentes.

Hay lentes que vienen en todos los colores y son selectivamente transparentes en el espectro electromagnético. Hay vidrio UV y vidrio infrarrojo. Incluso hay vidrio electrocrómico que se puede hacer para cambiar de color con solo presionar un botón.

Vidrios de sílice de cal sodada

Técnicamente, el vidrio no es un material sino un estado de la materia. Así como todos los materiales pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos, muchos materiales pueden ser vidrio.

La mayoría de nuestros vasos parten de arena que se derrite a un líquido a alta temperatura. Esta arena fundida se enfría rápidamente, tan rápidamente que las moléculas del material no tienen tiempo de adoptar la configuración rígida de un sólido. Lo que resulta es una disposición atómica que se encuentra entre la de un sólido y un líquido, como se ve en la imagen de abajo.

[a] El arreglo atómico en el vidrio [b] El arreglo atómico en el cuarzo sólido. De Tom Husband, La dulce ciencia de hacer dulces

El cuarzo (visto a la derecha) consiste en una red hexagonal prolijamente dispuesta, mientras que la sílice vítrea (a la izquierda) es desordenada y caótica. Casi todas las propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas del vidrio provienen de esta estructura.

El desafío, sin embargo, es que la arena se derrite solo alrededor de los 1700 °C, lo que la hace costosa y difícil de trabajar. Agregar soda (carbonato de sodio) reduce el punto de fusión a 1300 °C creando un "vaso de soda".

Sin embargo, este vidrio es soluble en agua, lo que lo hace inútil para un gran número de aplicaciones. ¡Piensa en las ventanas que se disuelven con la lluvia!

La adición de cal resuelve este problema creando una mezcla químicamente estable. Este tipo de vidrio con alrededor de un 70% de arena, un 18% de sosa y un 12% de cal (óxido de calcio) se denomina, por tanto, vidrio sodocálcico-sílice. En la actualidad, es el tipo de vidrio más común en el mundo y forma la mayor parte de nuestros envases, cristales de ventanas, botellas y frascos.

Cristal Corona

El vidrio fundido es como la goma de mascar, ya que se puede soplar en cualquier forma con calor, aire y el equipo adecuado.

El "vidrio de corona" soplado a mano era muy popular antes de que las máquinas se hicieran cargo del trabajo de soplado de vidrio. Algunas de las vidrieras legendarias de las catedrales medievales se hicieron con vidrio de corona.

Soplar aire en una gota de vidrio fundido lo expande en un globo hueco o "corona". La corona se calienta y se hace girar rápidamente para que se aplane en una lámina que luego se corta en rectángulos. El giro inevitablemente da como resultado que los bordes sean más delgados que el centro. Esta es la razón por la que se ha descubierto que las vidrieras antiguas son más gruesas en la parte inferior que en el medio.

Vitral, Catedral de Chartres, Francia

Gafas térmicas de alto rendimiento

Los vidrios típicos de cal sodada no pueden soportar variaciones repentinas de temperatura. Si vierte agua hirviendo en una botella de vidrio, lo más probable es que se rompa.

Se ha descubierto que agregar óxido de boro mejora las propiedades térmicas del vidrio y conserva su transparencia. Esto es vital, por ejemplo, cuando necesita observar una reacción exotérmica en un tubo de ensayo. El vidrio de borosilicato permite la observación sin el peligro de un derrame químico.

Hoy en día, la introducción de la vitrocerámica ha dado como resultado vidrios que tienen excelentes propiedades de conducción del calor y resistencia a los choques térmicos. Por ejemplo, la vitrocerámica NEXTREMA de Schott AG puede soportar temperaturas de hasta 950 °C con una dilatación térmica total inferior al 1 %.

El siguiente video demuestra la alta resistencia al choque térmico de tres vitrocerámicas de la línea NEXTREMA:transparente, opaca y translúcida. Una hoja de cada uno de estos vasos NEXTREMA se calienta en un horno a 350 °C. Luego se sacan del horno y se sumergen en agua fría. Un vaso tradicional se hace añicos cuando se expone a una variación de calor tan extrema. Las vitrocerámicas NEXTREMA, sin embargo, salen ilesas sin marcas visibles de su pasado violento.

Las vitrocerámicas tienen pequeñas inclusiones cerámicas incrustadas en una matriz de vidrio amorfa. Las inclusiones de cerámica suprimen la expansión térmica y proporcionan una alta conductividad térmica que, en conjunto, garantizan que estos materiales puedan soportar grandes cambios de temperatura. El volumen total de estas inclusiones suele ser inferior a una millonésima parte del volumen total, lo que garantiza que el vidrio permanezca ópticamente transparente.

Para obtener más información sobre la vitrocerámica, lea nuestro artículo específico, Vidrio-Cerámica:Propiedades, Procesamiento y Aplicaciones .

Bran ​​el constructor a Bran el quebrantado

Al igual que los niños del bosque, hemos recorrido un largo camino desde dragonglass. Al igual que la gente de Westeros y Essos, construimos ciudades con nuestros materiales y las pintamos con nuestras alegrías, tristezas y anhelos.

Con los millones de metales, cerámicas, vidrios, polímeros y compuestos a nuestros pies hoy, no somos los remansos de los siete reinos. Somos los herederos de Valyria:una tierra gloriosa repleta de magia y maravillas.
Como la historia que comenzó con Bran ​​el constructor terminó con Bran ​​el roto , escribimos para nosotros mismos una epopeya aún mayor. La historia centenaria y en constante crecimiento de nuestros materiales.

Trabajo en el área de vanguardia de la aplicación de aprendizaje automático e inteligencia artificial
a uno de los primeros esfuerzos de la civilización humana:comprender, explotar y desarrollar nuevos materiales.