Thermoschock beschreibt die Art und Weise, in der einige Materialien anfällig für Beschädigungen sind, wenn sie einem plötzlichen Temperaturwechsel ausgesetzt sind. Glas und bestimmte andere Materialien sind für diesen Prozess anfällig, teilweise weil sie die Wärmeenergie nicht sehr gut leiten. Dies ist leicht zu beobachten, wenn ein heißes Glas Eiswasser ausgesetzt wird – das Ergebnis ist ein gesprungenes, zerbrochenes oder sogar zerbrochenes Glas.
Der Schaden ist eine Reaktion auf eine schnelle und extreme Temperaturschwankung, aber der Prozess ist etwas komplizierter. Der Schock ist das Ergebnis eines thermischen Gradienten, der darauf hinweist, dass die Temperaturänderung ungleichmäßig erfolgt. Eine Temperaturänderung verursacht eine Ausdehnung der Molekülstruktur eines Objekts aufgrund einer Schwächung der Bindungen, die die Moleküle in Formation halten. Aufgrund des thermischen Gradienten erfolgt diese Ausdehnung ungleichmäßig und insbesondere Glas ist sehr anfällig für diesen Prozess.
Im Beispiel des heißen Glases bedeutet dies, dass durch die schnelle Temperaturänderung einige Teile des Glases schnell viel heißer werden als andere Teile. Dies führt wiederum zu einer ungleichmäßigen Ausdehnung, die die Molekülstruktur belastet. Wird die Belastung groß genug, wird die Festigkeit des Materials überwunden und das Glas bricht.
Sowohl Keramik als auch Glas sind anfällig für diesen Prozess, zum Teil, weil sie keine guten Wärmeleiter sind, und auch weil sie keine hohe Zugfestigkeit haben. Trotzdem werden diese Materialien oft für Anwendungen verwendet, bei denen extreme Temperaturen üblich sind, da sie sehr hohe Schmelzpunkte haben. Das Problem besteht dann darin, wie ein thermischer Schock verhindert werden kann, während gleichzeitig die für den Prozess erforderlichen Temperaturextreme aufrechterhalten werden.
Eine Verbesserung der Stoßfestigkeit von Glas und Keramik kann erreicht werden, indem die Festigkeit des Materials verbessert oder seine Neigung zu ungleichmäßiger Ausdehnung verringert wird. Ein Erfolgsbeispiel in diesem Bereich ist Pyrex®, der Markenname einer Glasart, die bei Verbrauchern vor allem als Kochgeschirr bekannt ist, aber auch zur Herstellung von Laborglas verwendet wird. Die Glasart, die traditionell zur Herstellung von Pyrex® verwendet wird, wird aufgrund der Zugabe von Bor als Borosilikatglas bezeichnet, das Stöße verhindert, indem es die Ausdehnungsneigung des Glases verringert.
Wenn Materialien auf ihre Widerstandsfähigkeit gegen extreme Temperaturen getestet werden müssen, werden sie in einer Thermoschockkammer getestet. Innerhalb der Kammer werden sie einem schnellen Wechsel extrem heißer und kalter Temperaturen ausgesetzt, um die Temperaturen zu bestimmen, bei denen die Zugfestigkeit des Materials überwunden wird. Diese Art von Tests wird in einer sehr breiten Palette von Industrien eingesetzt, einschließlich der Entwicklung von Land-, Luft- und Raumfahrzeugen sowie der industriellen Fertigung.