แก้วเซรามิกเป็นวัสดุผลึกหลายผลึก ที่ผลิตขึ้นโดย การตกผลึกของแก้ว พื้นฐานอย่างควบคุม ทำให้เกิดการกระจายตัวของผลึกที่ ละเอียดและสม่ำเสมอ ทั่วทั้งเนื้อวัสดุ การตกผลึกเกิดขึ้นได้โดยการนำแก้วที่เหมาะสมไปผ่านกระบวนการอบชุความร้อนที่ควบคุมอย่างระมัดระวัง ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของผลึกและการเติบโตของเฟสผลึก ในหลายกรณี กระบวนการตกผลึกสามารถดำเนินไปได้เกือบสมบูรณ์ แต่ในกระบวนการส่วนน้อย เฟสแก้วที่เหลือมักจะยังคงอยู่^{[ 1 ]}

วัสดุแก้วเซรามิกมีคุณสมบัติหลายอย่างร่วมกับทั้งแก้วและเซรามิกแก้วเซรามิกมี เฟส อสัณฐานและเฟสผลึกหนึ่งเฟสหรือมากกว่า และผลิตขึ้นโดยกระบวนการที่เรียกว่า "การตกผลึกแบบควบคุม" ซึ่งแตกต่างจากการตกผลึกแบบเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วไม่เป็นที่ต้องการในการผลิตแก้ว แก้วเซรามิกมีข้อได้เปรียบในการผลิตเช่นเดียวกับแก้ว รวมถึงคุณสมบัติพิเศษของเซรามิก เมื่อใช้สำหรับการปิดผนึก แก้วเซรามิกบางชนิดไม่จำเป็นต้องใช้การบัดกรีแต่สามารถทนต่ออุณหภูมิการบัดกรีได้ถึง 700 °C ^{[ 2 ]}

โดยทั่วไปแล้วแก้วเซรามิกจะมีผลึกอยู่ระหว่าง 30% [ม./ม. ] และ 90% [ม./ม.] และให้วัสดุที่มีคุณสมบัติที่น่าสนใจมากมาย เช่นความพรุน เป็นศูนย์ ความแข็งแรงสูง ความเหนียว ความโปร่งใส หรือความทึบแสงการเกิดสีการเกิดประกายมุกการขยายตัวทาง ความร้อน ต่ำหรือแม้กระทั่ง เป็นลบ ความเสถียรที่อุณหภูมิสูง การเรือง แสง ความสามารถในการขึ้นรูปความเป็นแม่เหล็กการดูดซับหรือความทนทานต่อสารเคมีสูง ความเข้ากันได้ ทางชีวภาพกิจกรรมทางชีวภาพการนำไฟฟ้าของไอออนการนำยิ่งยวด ความสามารถในการเป็นฉนวน ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและการสูญเสียต่ำความต้านทานการกัดกร่อน^{[ 3 ]}ความต้านทานสูงและแรงดันไฟฟ้าพังทลาย คุณสมบัติเหล่านี้สามารถปรับแต่งได้โดยการควบคุมองค์ประกอบของแก้วพื้นฐานและโดยการควบคุมการบำบัดความร้อน/การตกผลึกของแก้วพื้นฐาน ในการผลิต แก้วเซรามิกมีคุณค่าเนื่องจากมีความแข็งแรงของเซรามิกแต่มีคุณสมบัติการปิดผนึกแบบสุญญากาศของแก้ว

เซรามิกแก้วส่วนใหญ่ผลิตขึ้นในสองขั้นตอน: ขั้นแรก คือการขึ้นรูปแก้วด้วยกระบวนการผลิตแก้ว จากนั้นจึงทำให้แก้วเย็นตัวลง ขั้นที่สอง คือการนำแก้วไปผ่านกระบวนการอบชุความร้อนที่ควบคุมได้ ในกระบวนการอบชุความร้อนนี้ แก้วจะเกิดการตกผลึก บางส่วน ในกรณีส่วนใหญ่ จะมีการเติมสารช่วย การตกผลึกเข้าไปในส่วนประกอบพื้นฐานของเซรามิกแก้ว สารช่วยการตกผลึกเหล่านี้ช่วยและควบคุมกระบวนการตกผลึก เนื่องจากโดยปกติแล้วไม่มีการอัดและการเผาผนึก เซรามิกแก้วจึงไม่มีรูพรุน ซึ่งแตกต่างจาก เซรามิก เผา ผนึก

มีระบบแก้วเซรามิกหลากหลายประเภท เช่น ระบบ Li ₂ O × Al ₂ O ₃ × n SiO ₂ (ระบบ LAS), ระบบ MgO × Al ₂ O ₃ × n SiO ₂ (ระบบ MAS) และระบบ ZnO × Al ₂ O ₃ × n SiO ₂ (ระบบ ZAS)

Réaumurนักเคมีชาวฝรั่งเศส ได้พยายามผลิตวัสดุผลึกหลายเหลี่ยมจากแก้วในช่วงแรก โดยแสดงให้เห็นว่าหากบรรจุขวดแก้วลงในส่วนผสมของทรายและยิปซัม แล้วนำไปให้ความร้อนจนแดงเป็นเวลาหลายวัน ขวดแก้วจะกลายเป็นทึบแสงและมีลักษณะคล้ายเครื่องเคลือบดินเผา แม้ว่า Réaumur จะประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนแก้วให้เป็นวัสดุผลึกหลายเหลี่ยม แต่เขาก็ไม่ประสบความสำเร็จในการควบคุมกระบวนการตกผลึก ซึ่งเป็นขั้นตอนสำคัญในการผลิตเซรามิกแก้วที่ใช้งานได้จริงอย่างแท้จริงที่มีคุณสมบัติที่ดีขึ้นดังที่กล่าวมาข้างต้น^{[ 3 ]}

การค้นพบแก้วเซรามิกได้รับการยกย่องให้แก่ชายชื่อโดนัลด์ สตูกีย์นักวิทยาศาสตร์ด้านแก้วผู้มีชื่อเสียงซึ่งทำงานที่บริษัทคอร์นิง อิงค์เป็นเวลา 47 ปี^{[ 4 ] [ 5 ]}การพัฒนาครั้งแรกมาจากวัสดุแก้วที่เรียกว่าโฟโตฟอร์ม ซึ่งสตูกีย์เป็นผู้ค้นพบในขณะที่เขากำลังค้นหาวัสดุที่สามารถกัดกร่อนด้วยแสงเพื่อใช้ในจอโทรทัศน์^{[ 6 ]}ไม่นานหลังจากเริ่มใช้โฟโตฟอร์ม วัสดุเซรามิกชนิดแรกก็ถูกค้นพบเมื่อสตูกีย์ให้ความร้อนแผ่นโฟโตฟอร์มในเตาเผาที่อุณหภูมิ 900 องศาเซลเซียส และพบแผ่นสีขาวขุ่นทึบแสงอยู่ภายในเตาเผา แทนที่จะเป็นของเหลวที่หลอมเหลวอย่างที่คาดไว้^{[ 4 ]}ในขณะที่ตรวจสอบวัสดุใหม่ซึ่งสตูกีย์ตั้งชื่อว่าโฟโตเซรัมเขาสังเกตว่ามันแข็งแรงกว่าโฟโตฟอร์มที่ใช้สร้างมาก เนื่องจากมันทนต่อการตกกระแทกพื้นคอนกรีตได้^{[ 6 ]}

ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 สตูกีย์ได้พัฒนาวัสดุแก้วเซรามิกเพิ่มอีกสองชนิด โดยชนิดหนึ่งถูกนำไปใช้เป็นเรโดมในกรวยหัวของขีปนาวุธ^{[ 7 ]}ในขณะที่อีกชนิดหนึ่งนำไปสู่ผลิตภัณฑ์เครื่องครัวสำหรับผู้บริโภคที่รู้จักกันในชื่อคอร์นิงแวร์ [ ^{5 ] ผู้}บริหารของคอร์นิงประกาศการค้นพบ "วัสดุพื้นฐานใหม่" ที่เรียกว่าไพโรเซรัม ของสตูกีย์ ซึ่งได้รับการยกย่องว่าเป็นวัสดุที่เบา ทนทาน สามารถเป็นฉนวนไฟฟ้า และทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน ในขณะนั้น มีวัสดุเพียงไม่กี่ชนิดที่มีคุณสมบัติเฉพาะที่ไพโรเซรัมมี และวัสดุนี้ได้ถูกนำมาใช้ในผลิตภัณฑ์เครื่องครัวคอร์นิงแวร์เมื่อวันที่ 7 สิงหาคม พ.ศ. 2491 ^{[ 8 ]}

ความสำเร็จบางส่วนที่ Pyroceram นำมาเป็นแรงบันดาลใจให้ Corning พยายามเสริมความแข็งแรงให้กับกระจก ซึ่งกลายเป็นความพยายามของผู้อำนวยการด้านเทคนิคของ Corning ในชื่อ Project Muscle ^{[ 8 ]}วัสดุแก้วเซรามิก "แข็งแรงพิเศษ" ที่ไม่ค่อยเป็นที่รู้จักซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 1962 เรียกว่าChemcor (ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อGorilla Glass ) ถูกผลิตขึ้นโดยทีมงานแก้วของ Corning อันเนื่องมาจากความพยายามของ Project Muscle ^{[ 8 ]} Chemcor ยังถูกนำมาใช้เพื่อสร้างนวัตกรรมให้กับผลิตภัณฑ์ Pyroceram อีกด้วย โดยในปี 1961 Corning ได้เปิดตัวCentura Wareซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ Pyroceram รุ่นใหม่ที่บุด้วยลามิเนตแก้ว (คิดค้นโดยJohn MacDowell ) และผ่านกระบวนการ Chemcor ^{[ 8 ]} Stookey ยังคงเดินหน้าต่อไปในการค้นพบคุณสมบัติของแก้วเซรามิก โดยเขาค้นพบวิธีทำให้วัสดุโปร่งใสในปี 1966 ^{[ 8 ]}แม้ว่า Corning จะไม่วางจำหน่ายผลิตภัณฑ์ที่มีนวัตกรรมใหม่นี้ เนื่องจากเกรงว่าจะไปแย่งยอด ขาย ของ Pyrex จนกระทั่งช่วงปลาย ^{ทศวรรษ} 1970 ภายใต้ชื่อVisions [ ^{8 ]}

หัวใจสำคัญของการออกแบบวัสดุแก้วเซรามิกคือการควบคุมการเกิดนิวเคลียสและการเติบโตของผลึกในแก้วพื้นฐาน ปริมาณความเป็นผลึกจะแตกต่างกันไปตามปริมาณของนิวเคลียสที่มีอยู่และเวลาและอุณหภูมิที่วัสดุถูกให้ความร้อน^{[ 9 ] [ 4 ]}สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจประเภทของการเกิดนิวเคลียสที่เกิดขึ้นในวัสดุ ไม่ว่าจะเป็นแบบเอกพันธุ์หรือแบบไม่เอกพันธุ์

การเกิดนิวเคลียสแบบเอกพันธุ์เป็นกระบวนการที่เกิดจากความไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์โดยธรรมชาติของวัสดุที่เป็นแก้ว^{[ 4 ]}เมื่อพลังงานความร้อนเพียงพอถูกนำมาใช้กับระบบ เฟสแก้ว ที่ไม่เสถียรจะเริ่มกลับคืนสู่สถานะผลึกที่มีพลังงานต่ำกว่า^{[ 9 ]}คำว่า "เอกพันธุ์" ถูกใช้ในที่นี้เนื่องจากการก่อตัวของนิวเคลียสมาจากแก้วพื้นฐานโดยไม่มีเฟสที่สองหรือพื้นผิวใด ๆ ที่ส่งเสริมการก่อตัวของนิวเคลียส

อัตราการเกิดนิวเคลียสแบบเอกพันธุ์ในระบบควบแน่นสามารถอธิบายได้ด้วยสมการต่อไปนี้ ซึ่งเสนอโดยเบคเกอร์ในปี 1938

${\displaystyle I\ =\ A\exp \left(-{\frac {\Delta F^{*}+Q}{k_{B}T}}\right)}$

โดยที่ Q คือพลังงานกระตุ้นสำหรับการแพร่ผ่านขอบเขตเฟส A คือค่าคงที่ และคือพลังงานกระตุ้นสูงสุดสำหรับการก่อตัวของนิวเคลียสที่เสถียร ตามสมการด้านล่าง ${\displaystyle F^{*}}$

${\displaystyle \Delta F^{*}={\frac {16\pi \Delta f_{s}^{3}}{3\Delta f_{v}^{2}}}}$

การเปลี่ยนแปลงของพลังงานอิสระต่อหน่วยปริมาตรที่เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนสถานะจากเฟสหนึ่งไปอีกเฟสหนึ่งนั้นสามารถเทียบได้กับแรงตึงผิวระหว่างเฟสหรือ ไม่${\displaystyle \Delta f_{v}}$${\displaystyle \Delta f_{s}}$

การเกิดนิวเคลียสแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกันเป็นคำที่ใช้เมื่อมีการนำสารก่อนิวเคลียสเข้ามาในระบบเพื่อช่วยและควบคุมกระบวนการตกผลึก^{[ 4 ]}การมีอยู่ของสารก่อนิวเคลียสนี้ ในรูปแบบของเฟสหรือพื้นผิวเพิ่มเติม สามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการเกิดนิวเคลียส และมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษหากมีเอพิแท็กซีระหว่างนิวเคลียสและพื้นผิว^{[ 4 ]}มีโลหะหลายชนิดที่สามารถทำหน้าที่เป็นสารก่อนิวเคลียสในแก้วได้ เนื่องจากโลหะเหล่านี้สามารถอยู่ในแก้วในรูปแบบของการกระจายตัวของอนุภาคที่มีขนาดคอลลอยด์ ตัวอย่างเช่น ทองแดง เงินโลหะ และแพลทินัม สตูกีย์ได้เสนอแนะในปี 1959 ว่าประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาการเกิดนิวเคลียสที่เป็นโลหะเกี่ยวข้องกับความคล้ายคลึงกันระหว่างโครงสร้างผลึกของโลหะและเฟสที่กำลังเกิดนิวเคลียส

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของการเกิดนิวเคลียสแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกันคือ แรงตึงผิวระหว่างส่วนที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันกับส่วนที่เกิดนิวเคลียสจะลดลงเหลือน้อยที่สุด ซึ่งหมายความว่าอิทธิพลของพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีต่ออัตราการเกิดนิวเคลียสจะถูกกำหนดโดยมุมสัมผัสที่ส่วนต่อประสาน จากหลักการนี้ Turnbull และ Vonnegut (1952) ได้ปรับเปลี่ยนสมการสำหรับอัตราการเกิดนิวเคลียสแบบเป็นเนื้อเดียวกันเพื่อให้ได้สมการสำหรับอัตราการเกิดนิวเคลียสแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน

${\displaystyle I_{c}\ =\ A^{1}\exp \left(-{\frac {\Delta F^{*}\ f(\theta )}{k_{B}T}}\right)}$

หากรวมพลังงานกระตุ้นสำหรับการแพร่กระจายเข้าไปด้วย ตามที่ Stokey (1959a) แนะนำ สมการก็จะกลายเป็น:

${\displaystyle I_{c}\ =\ A^{1}\exp \left(-{\frac {\Delta F^{*}\ f(\theta )+Q}{k_{B}T}}\right)}$^{[ 3 ]}

จากสมการเหล่านี้ การเกิดนิวเคลียสแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกันสามารถอธิบายได้ด้วยพารามิเตอร์เดียวกันกับการเกิดนิวเคลียสแบบเป็นเนื้อเดียวกัน โดยมีปัจจัยรูปร่างซึ่งเป็นฟังก์ชันของ θ (มุมสัมผัส) โดยมีสูตรดังนี้: ${\displaystyle f(\theta )}$

${\displaystyle f(\theta )={\frac {(2+\cos \theta )(1-\cos \theta )^{2}}{4}}}$

หากนิวเคลียสมีรูปร่างเป็นหมวกทรงกลม^{[ 3 ]}

นอกจากการเกิดนิวเคลียสแล้ว การเจริญเติบโตของผลึกยังจำเป็นสำหรับการก่อตัวของเซรามิกแก้วอีกด้วย กระบวนการเจริญเติบโตของผลึกมีความสำคัญอย่างมากในการกำหนดสัณฐานวิทยาของวัสดุคอมโพสิตเซรามิกแก้วที่ผลิตขึ้น การเจริญเติบโตของผลึกขึ้นอยู่กับปัจจัยหลักสองประการ ประการแรก ขึ้นอยู่กับอัตราที่โครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบสามารถจัดเรียงใหม่เป็นโครงสร้างตาข่ายเป็นระยะที่มีระเบียบในระยะยาว ประการที่สอง ขึ้นอยู่กับอัตราการปลดปล่อยพลังงานในการเปลี่ยนแปลงเฟส (โดยพื้นฐานแล้วคืออัตราการเย็นตัวที่ส่วนต่อประสาน) ^{[ 3 ]}

เซรามิกแก้วถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์เนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์เฉพาะตัว หรือไม่มีปฏิสัมพันธ์กับเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์ เซรามิกชีวภาพมักถูกจัดกลุ่มตามความเข้ากันได้ทางชีวภาพดังนี้: เซรามิกชีวภาพเฉื่อย (bioinert), เซรามิกชีวภาพ ที่ออกฤทธิ์หรือเซรามิกที่ดูดซึมได้^{[ 9 ]}

เซรามิกไบโอพาสซีฟ (ไบโอเอิร์ต) มีลักษณะเด่นคือวัสดุมีปฏิสัมพันธ์กับเนื้อเยื่อชีวภาพโดยรอบอย่างจำกัด^{[ 9 ]}ในอดีต วัสดุเหล่านี้เป็นวัสดุชีวภาพ "รุ่นแรก" ที่ใช้ทดแทนเนื้อเยื่อที่ขาดหายหรือเสียหาย^{[ 9 ]}ปัญหาหนึ่งที่เกิดจากการใช้วัสดุชีวภาพเฉื่อยคือปฏิกิริยาของร่างกายต่อวัตถุแปลกปลอม พบว่าปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "การห่อหุ้มด้วยเส้นใย" จะเกิดขึ้น โดยเนื้อเยื่อจะเจริญเติบโตล้อมรอบวัสดุปลูกถ่ายเพื่อพยายามแยกวัตถุออกจากส่วนที่เหลือของร่างกาย^{[ 9 ]}ซึ่งบางครั้งทำให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น เนื้อเยื่อตายหรือการแยกตัวของวัสดุปลูกถ่าย^{[ 9 ]}วัสดุไบโอเอิร์ตที่ใช้กันทั่วไปสองชนิดคือ อลูมินา (Al ₂ O ₃ ) และเซอร์โคเนีย (ZrO ₂ ) ^{[ 9 ]}

วัสดุชีวภาพมีความสามารถในการสร้างพันธะและส่วนต่อประสานกับเนื้อเยื่อธรรมชาติ^{[ 9 ]}ในกรณีของการปลูกถ่ายกระดูก คุณสมบัติสองประการที่เรียกว่าการนำกระดูกและการเหนี่ยวนำกระดูกมีบทบาทสำคัญต่อความสำเร็จและอายุการใช้งานของการปลูกถ่าย^{[ 9 ]}การนำกระดูกหมายถึงความสามารถของวัสดุในการอนุญาตให้กระดูกเจริญเติบโตบนพื้นผิวและเข้าไปในรูพรุนและช่องของวัสดุ^{[ 9 ] [ 10 ]}การเหนี่ยวนำกระดูกเป็นคำที่ใช้เมื่อวัสดุกระตุ้นเซลล์ที่มีอยู่ให้เพิ่มจำนวน ทำให้เกิดกระดูกใหม่ขึ้นโดยอิสระจากการปลูกถ่าย^{[ 9 ] [ 10 ]}โดยทั่วไปแล้ว ชีวภาพของวัสดุเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเคมี โดยทั่วไปคือการละลายของวัสดุที่ปลูกถ่าย^{[ 9 ]}เซรามิกแคลเซียมฟอสเฟตและแก้วชีวภาพมักใช้เป็นวัสดุชีวภาพ เนื่องจากแสดงพฤติกรรมการละลายนี้เมื่อนำเข้าสู่เนื้อเยื่อของร่างกายที่มีชีวิต^{[ 9 ]}เป้าหมายทางวิศวกรรมประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับวัสดุเหล่านี้คือ อัตราการละลายของวัสดุปลูกถ่ายจะต้องตรงกับอัตราการเติบโตของเนื้อเยื่อใหม่อย่างใกล้ชิด ซึ่งนำไปสู่สภาวะสมดุลแบบไดนามิก^{[ 9 ]}

เซรามิกที่ดูดซึมได้มีความคล้ายคลึงกับเซรามิกชีวภาพในการโต้ตอบกับร่างกาย แต่ความแตกต่างหลักอยู่ที่ขอบเขตของการสลายตัว เซรามิกที่ดูดซึมได้มีจุดประสงค์เพื่อให้สลายตัวไปทีละน้อยจนหมด ในขณะที่เนื้อเยื่อใหม่จะเจริญเติบโตขึ้นมาแทนที่^{[ 9 ]}โครงสร้างของวัสดุเหล่านี้มีความซับซ้อนมากขึ้น โดยมีการนำโครงสร้างคล้ายโฟมมาใช้เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างวัสดุปลูกถ่ายกับเนื้อเยื่อของร่างกายให้ มากที่สุด ^{[ 10 ]}ปัญหาหนึ่งที่เกิดขึ้นจากการใช้วัสดุที่มีรูพรุนสูงสำหรับวัสดุปลูกถ่ายชีวภาพ/ดูดซึมได้คือความแข็งแรงเชิงกลต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่รับน้ำหนัก เช่น กระดูกขา^{[ 10 ]}ตัวอย่างของวัสดุที่ดูดซึมได้ซึ่งประสบความสำเร็จบ้างคือ ไตรแคลเซียมฟอสเฟต (TCP) อย่างไรก็ตาม วัสดุนี้ก็ยังขาดความแข็งแรงเชิงกลเมื่อใช้ในบริเวณที่มีความเครียดสูง^{[ 9 ]}

ระบบที่มีความสำคัญทางการค้ามากที่สุดคือระบบ Li ₂ O × Al ₂ O ₃ × n SiO ₂ (ระบบ LAS) ระบบ LAS ส่วนใหญ่หมายถึงส่วนผสมของลิเธียมซิลิคอนและอะลูมิเนียมออกไซด์พร้อมด้วยส่วนประกอบเพิ่มเติม เช่น สารก่อเฟสแก้ว เช่น Na ₂ O, K ₂ O และ CaO และสารปรับปรุงคุณภาพ โดยทั่วไปจะใช้เซอร์โคเนียม(IV) ออกไซด์ร่วมกับไทเทเนียม(IV) ออกไซด์เป็นสารก่อนิวเคลียส ระบบที่สำคัญนี้ได้รับการศึกษาครั้งแรกและอย่างเข้มข้นโดย Hummel ^{[ 11 ]}และ Smoke ^{[ 12 ]}

หลังจากตกผลึกแล้ว เฟสผลึกที่เด่นในแก้วเซรามิกประเภทนี้คือสารละลายของแข็งควอตซ์สูง (HQ ss) หากแก้วเซรามิกได้รับการบำบัดด้วยความร้อนที่รุนแรงขึ้น HQ ss นี้จะเปลี่ยนเป็นสารละลายของแข็งคีไทต์ (K ss ซึ่งบางครั้งเรียกผิดว่าเป็นเบต้า- สปอดูมีน ) การเปลี่ยนแปลงนี้ไม่สามารถย้อนกลับได้และเป็นการสร้างใหม่ ซึ่งหมายความว่าพันธะในโครงผลึกจะถูกทำลายและจัดเรียงใหม่ อย่างไรก็ตาม เฟสผลึกทั้งสองนี้แสดงโครงสร้างที่คล้ายคลึงกันมากดังที่ Li สามารถแสดงได้^{[ 13 ]}

คุณสมบัติที่น่าสนใจอย่างหนึ่งของแก้วเซรามิกเหล่านี้คือความทนทานต่อความร้อนและแรงเชิงกล แก้วเซรามิกจากระบบ LAS เป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงเชิงกลสูงและสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วและซ้ำๆ ได้ถึง 800–1000 °C เฟสผลึกหลักของแก้วเซรามิก LAS คือ HQ ss ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน (CTE) ติดลบสูงสารละลายของแข็งคีไทต์ก็มีค่า CTE ติดลบเช่นกัน แต่สูงกว่า HQ ss มาก ค่า CTE ติดลบของเฟสผลึกเหล่านี้แตกต่างจากค่า CTE บวกของแก้วที่เหลืออยู่ การปรับสัดส่วนของเฟสเหล่านี้ทำให้ได้ค่า CTE ที่หลากหลายในวัสดุคอมโพสิตสำเร็จรูป โดยส่วนใหญ่สำหรับการใช้งานในปัจจุบัน ค่า CTE ต่ำหรือเป็นศูนย์เป็นที่ต้องการ นอกจากนี้ยังสามารถมีค่า CTE ติดลบได้ ซึ่งหมายความว่าเมื่อได้รับความร้อน แก้วเซรามิกดังกล่าวจะหดตัว ซึ่งแตกต่างจากวัสดุส่วนใหญ่ โดยทั่วไป ณ จุดหนึ่งที่ระดับความเป็นผลึกอยู่ระหว่าง 60% [m/m] ถึง 80% [m/m] ค่าสัมประสิทธิ์ทั้งสองจะสมดุลกัน ทำให้เซรามิกแก้วโดยรวมมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่ใกล้เคียงกับศูนย์มาก นอกจากนี้ เมื่อส่วนต่อประสานระหว่างวัสดุจะเกิดความล้าทาง ความร้อน เซรามิกแก้วสามารถปรับให้เข้ากับค่าสัมประสิทธิ์ของวัสดุที่จะเชื่อมต่อได้

เดิมทีเซรามิกแก้ว LAS ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้ในกระจกและฐานรองกระจกของกล้องโทรทัศน์ ดาราศาสตร์ แต่ปัจจุบันเป็นที่รู้จักและเข้าสู่ตลาดภายในประเทศผ่านการนำไปใช้ในเตาเซรา มิกแก้ว รวมถึงเครื่องครัวและอุปกรณ์ทำขนม หรือเป็นตัวสะท้อนแสงประสิทธิภาพสูงสำหรับโปรเจ็กเตอร์ดิจิทัล

การใช้งานแก้วเซรามิกที่โดดเด่นอย่างหนึ่งคือในกระบวนการผลิตวัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์เซรามิกสำหรับวัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์เซรามิกหลายชนิด อุณหภูมิและเวลาการเผาผนึกแบบปกติไม่สามารถนำมาใช้ได้ เนื่องจากความเสื่อมสภาพและการกัดกร่อนของเส้นใยที่เป็นส่วนประกอบจะกลายเป็นปัญหามากขึ้นเมื่ออุณหภูมิและเวลาการเผาผนึกเพิ่มขึ้น ตัวอย่างหนึ่งคือเส้นใย SiC ซึ่งอาจเริ่มเสื่อมสภาพผ่านกระบวนการไพโรไลซิสที่อุณหภูมิสูงกว่า 1470K ^{[ 14 ]}วิธีแก้ปัญหาอย่างหนึ่งคือการใช้แก้วเซรามิกเป็นวัตถุดิบในการเผาผนึกแทนที่จะใช้เซรามิก เนื่องจากเม็ดแก้วมีจุดอ่อนตัวและโดยทั่วไปจะไหลได้ที่ความดันและอุณหภูมิที่ต่ำกว่าเซรามิกมาก ซึ่งทำให้สามารถใช้พารามิเตอร์การประมวลผลที่ไม่รุนแรงมากนัก ทำให้สามารถผลิตวัสดุผสมเส้นใย-เมทริกซ์ที่มีความสำคัญทางเทคโนโลยีใหม่ๆ ได้มากมายโดยการเผาผนึก

เซรามิกแก้วจากระบบ LAS เป็นวัสดุที่มีความแข็งแรงเชิงกลสูง สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็วและซ้ำๆ ได้ และพื้นผิวเรียบลื่นคล้ายกระจกทำความสะอาดง่าย จึงมักใช้เป็น พื้นผิว เตาปรุงอาหาร วัสดุนี้มี ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนต่ำมากซึ่งหมายความว่ามันจะเย็นอยู่นอกบริเวณที่ใช้ปรุงอาหาร สามารถทำให้เกือบโปร่งใสได้ (สูญเสียความโปร่งใส 15–20% ในเตาปรุงอาหารทั่วไป) สำหรับการแผ่รังสีในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรด ในช่วงคลื่นแสงที่มองเห็นได้ เซรามิกแก้วสามารถโปร่งใส โปร่งแสง หรือทึบแสง และยังสามารถเติมสีได้ด้วยสารให้สี

อย่างไรก็ตาม เตาเซรามิกแก้วไม่ได้ทนทานอย่างสมบูรณ์ เนื่องจากยังคงเป็นวัสดุที่เปราะบางเหมือนแก้วและเซรามิกทั่วไป จึงสามารถแตกหักได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีความแข็งแรงน้อยกว่าเตาแบบดั้งเดิมที่ทำจากเหล็กหรือเหล็กหล่อ มีรายงานกรณีที่ผู้ใช้พบความเสียหายกับเตาของตนเมื่อพื้นผิวถูกกระแทกด้วยวัตถุแข็งหรือทื่อ (เช่น กระป๋องที่ตกลงมาจากด้านบน หรือสิ่งของหนักอื่นๆ)

ปัจจุบันเตา ไฟฟ้า ที่มีหน้าเตาทำจากแก้วเซรามิกมีอยู่ 2 ประเภทหลัก ได้แก่:

• เตาให้ความร้อนแบบแผ่รังสีใช้ขดลวดหรือ หลอดฮา โลเจน อินฟราเรด เป็นองค์ประกอบความร้อน พื้นผิวของเตาเซรามิกแก้วเหนือหัวเตาจะร้อนขึ้น แต่พื้นผิวที่อยู่ติดกันจะยังคงเย็นอยู่เนื่องจากวัสดุมีค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อนต่ำ
• เตาแม่เหล็กไฟฟ้าให้ความร้อนแก่ก้นหม้อโลหะ โดยตรงผ่าน การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า

เทคโนโลยีนี้ไม่ใช่ของใหม่ทั้งหมด เนื่องจากเตาเซรามิกแก้วถูกนำมาใช้ครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1970 โดยใช้ท็อปเตา Corningware แทนวัสดุที่ทนทานกว่าที่ใช้ในปัจจุบัน ท็อปเตาเรียบรุ่นแรกเหล่านี้มีปัญหาและสามารถใช้ได้เฉพาะกับเครื่องครัวก้นแบนเท่านั้น เนื่องจากความร้อนส่วนใหญ่เป็นการนำความร้อนมากกว่าการแผ่รังสี^{[ 15 ]}

เมื่อเปรียบเทียบกับเตาครัวทั่วไป เตาเซรามิกแก้วทำความสะอาดได้ง่ายกว่ามาก เนื่องจากมีพื้นผิวเรียบ อย่างไรก็ตาม เตาเซรามิกแก้วสามารถเป็นรอยขีดข่วนได้ง่ายมาก ดังนั้นจึงต้องระมัดระวังไม่ให้กระทะหรือภาชนะสำหรับปรุงอาหารเลื่อนไปมาบนพื้นผิว หากอาหารที่มีน้ำตาลสูง (เช่น แยม) หกเลอะเทอะ ไม่ควรปล่อยให้แห้งบนพื้นผิว มิฉะนั้นจะเกิดความเสียหายได้^{[ 16 ]}

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดและการถ่ายเทความร้อนสูงสุด ควรใช้ภาชนะประกอบอาหารที่มีก้นแบนและมีขนาดเท่ากับโซนหัวเตา

แบรนด์แก้วเซรามิกที่รู้จักกันดีบางแบรนด์ ได้แก่ Pyroceram, Ceran , Eurokera, ZerodurและMacor Nippon Electric Glassเป็นผู้ผลิตแก้วเซรามิกรายใหญ่ของโลก โดยผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องในด้านนี้ ได้แก่ FireLite [1]และ NeoCeram [2]ซึ่งเป็นวัสดุแก้วเซรามิกสำหรับงานสถาปัตยกรรมและการใช้งานที่อุณหภูมิสูงตามลำดับKeralite ซึ่งผลิตโดยVetrotech Saint-Gobain เป็นวัสดุแก้วเซรามิกชนิดพิเศษที่ได้รับการจัดอันดับความปลอดภัยจากไฟและแรงกระแทกสำหรับการใช้งานที่ต้องการความทนไฟ^{[ 17 ]}แก้วเซรามิกที่ผลิตในสหภาพโซเวียต / รัสเซียเป็นที่รู้จักกันในชื่อSitall Macor เป็นวัสดุแก้วเซรามิกสีขาว ไม่มีกลิ่น คล้ายเครื่องเคลือบดินเผา และได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อลดการถ่ายเทความร้อนระหว่างการบินอวกาศที่มีลูกเรือโดย Corning Inc. [ ^{18 ] StellaShine}ซึ่งเปิดตัวในปี 2016 โดย Nippon Electric Glass Co. เป็นวัสดุแก้วเซรามิกที่ทนความร้อนและทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันได้ถึง 800 องศาเซลเซียส^{[ 19 ]}สิ่งนี้ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมในกลุ่มผลิตภัณฑ์แผ่นเตาปรุงอาหารทนความร้อนของ Nippon พร้อมกับวัสดุต่างๆ เช่น Neoceram KangerTechเป็นผู้ผลิตบุหรี่ไฟฟ้าที่เริ่มต้นในเซินเจิ้น ประเทศจีน ซึ่งผลิตวัสดุเซรามิกแก้วและงานแก้วแข็งพิเศษอื่นๆ เช่น ถังดัดแปลงเครื่องพ่นไอ^{[ 20 ]}

วัสดุประเภทเดียวกันนี้ยังใช้ในเครื่องครัวเซรามิกแก้ว Visions และ CorningWare ทำให้สามารถนำจากช่องแช่แข็งไปวางบนเตาหรือเตาอบได้โดยตรงโดยไม่มีความเสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน ในขณะที่ยังคงรักษารูปลักษณ์ที่โปร่งใสของแก้วไว้ได้^{[ 21 ]}

• กระจกเสริมความแข็งแรงทางเคมี
• การแลกเปลี่ยนไอออน

• McMillan, PW (1974). "เฟสแก้วในเซรามิกแก้ว" เทคโนโลยีแก้ว15 (1): 5– 15.
• Bach, Hans; Krause, Dieter, บรรณาธิการ (2005). เซรามิกแก้วที่มีการขยายตัวทางความร้อนต่ำ . ชุดหนังสือ Schott ว่าด้วยแก้วและเซรามิกแก้ว. รหัสบรรณานุกรม : 2005lteg.book.....B . doi : 10.1007/3-540-28245-9 . ISBN 3-540-24111-6.
• Höland, Wolfram; Beall, George H. (2012). เทคโนโลยีแก้วเซรามิก . doi : 10.1002/9781118265987 . ISBN 978-0-470-48787-7.
• Pinckney, LR (2001). "เซรามิกแก้ว". สารานุกรมวัสดุ: วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี . หน้า  3535–3540 . doi : 10.1016/B0-08-043152-6/00629-X . ISBN 978-0-08-043152-9.

Donald, IW (2016). วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของแก้วและแก้วเซรามิก, สมาคมเทคโนโลยีแก้ว, หน้า 434.