C4.4 - Le verre : un matériau vieux comme le monde et domestiqué par l’homme

Christophe Rapin

Résumé

Le verre accompagne depuis longtemps l’histoire humaine. Depuis plus de 100 000 ans, il est utilisé pour fabriquer des armes, des bijoux, des instruments ou encore pour la construction de bâtiments. Ces diverses applications sont possibles grâce aux multiples propriétés du verre, qui prises individuellement, peuvent être observées dans d’autres matériaux mais qu’il est le seul à pouvoir associer. La recherche nous montre que nous sommes loin d’avoir exploré toutes les utilisations possibles du verre, et par conséquent, il restera un des matériaux les plus utilisés et les plus prometteurs dans les décennies à venir.

Si on doit définir un verre, on peut considérer ce matériau comme un liquide figé : solide ne présentant aucun ordre à grande distance. Dans le cas d’un liquide suffisamment visqueux, un refroidissement rapide peut induire que les atomes n’ont pas le temps de s’arranger les uns par rapport aux autres (les cristaux n’apparaissent pas). De nombreuses substances sont vitrifiables, comme les éléments soufre, phosphore, les oxydes tels que la silice, les oxydes de germanium, de bore, les phosphates… Le verre peut accepter quasiment toutes les mises en forme possibles. Il peut être, coulé, moulé, injecté soufflé, étiré, laminé, soudé… et usiné, alors que ses homologues céramiques, sont, pour la plupart, uniquement frittés, et usinés. …

L’exposé est focalisé sur les verres silicatés qui sont les plus couramment utilisés. En 2016, la production mondiale de verre atteignait 140 millions de tonnes, dont plus de la moitié était du verre plat. Parmi les procédés de mise en forme, certains sont séculaires et d’autres font appel à de la haute technologie. Deux exemples : dans le procédé de fibrage du verre, le verre fondu se déverse en continu à haute température dans une assiette de fibrage chauffée au voisinage de 1100°C et tournant à environ 2000 tr/mn , l’élaboration du verre plat (vitrage) se fait par le procédé de flottage (float glass) aucours duquel le verre en fusion est coulé sur un bain d’étain fondu.

Diaporama

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Christophe Rapin, Professeur des Universités, enseigne la chimie du solide à la Faculté des Sciences et Technologies et la Faculté d’Odontologie de Nancy. Chimiste de formation, ses activités de recherche, au sein de l’Institut Jean Lamour, sont consacrées à la réactivité des solides et notamment les interactions verre fondu/matériaux. Il est Président du Réseau Verrier Lorrain, Révelor, depuis 2015 et directeur du département de chimie à la FST depuis 2018.

En pratique

ENSG – Amphi G