Les verres et l’optique
Verres - Propriétés et applications

Les propriétés des verres d’oxyde et, en conséquence, leurs applications ont été améliorées au cours des siècles. Objet décoratif, le verre est devenu ensuite un objet d’usage commun d’abord utilisé en tant que récipient étanche, puis en tant que matériau transparent.

L’émergence de familles de verre de chalcogénures ou de fluorures étend encore les potentialités de ce matériau hors du commun.

Un intérêt majeur des verres réside dans le fait que toute propriété peut être variée de manière continue par modification de composition. Or les modifications de composition sont aisément réalisables et quasiment infinies. De plus il est possible de prédire la valeur d’une propriété sur la base de relations empi-riques d’additivité, chacun des constituants amenant une participation pondérée à la propriété recherchée.

Le faible coût des matières premières nécessaires à sa synthèse et son excellente transparence font du verre un matériau unique. Sa mise en forme est aisée. Par simple variation de température il est possible, à partir d’une même composition verrière, de réaliser des objets creux, des plaques, des fibres, ou des microbilles. Sous ces différentes formes et allié à d’autres matériaux, le verre fait partie de notre environnement (renfort de plastiques, peintures réfléchissantes, articles de sport...).

Sa dureté appréciable autorise un excellent état de surface et de poli. Seuls les matériaux de très grande dureté peuvent en rayer la surface.

Un verre peut être infiniment soluble mais un autre, de composition différente, s’avérera pratiquement totalement inaltérable. Ce dernier devient ainsi un matériau de choix pour confiner, dans un volume réduit, étanche et inaltérable, des produits susceptibles de dégrader notre environnement. De plus, dans de nombreux cas, ces produits indésirables sont entièrement solubilisés et font partie intégrante du réseau vitreux.

Le verre peut être inerte, mais peut aussi jouer le rôle d’un milieu réactionnel modulable à volonté par simple variation de la température. Les verres photochromatiques réversibles et les vitrocristallins sont deux exemples d’application d’un contrôle réactionnel et du contrôle d’une transformation physique dans un verre.

Si ce matériau présente un faisceau de propriétés avantageuses, comme les céramiques, il reste néanmoins un matériau fragile. Des efforts considérables ont été réalisés pour repousser les seuils de contrainte auxquels le verre se rompt et pour minimiser les effets de sa rupture.

Le verre, par sa transparence ou sa couleur, est un élément de l’architecture moderne. Cela a pour conséquence d’orienter les verriers dans des recherches concernant la masse du verre (transparence, couleur), mais aussi dans des recherches concernant des modifications de surface par dépôt de couches. Initialement, les couches avaient des fonctions optiques, mais elles peuvent, par effet photocatalytique, entraîner la dégradation des salissures de nature organique. Le vitrage devient autonettoyant.

Le verre permet de confiner les photons dans des fibres ou dans des couches de quelques micromètres.

Les progrès réalisés dans la pureté des verres ont permis la réalisation des fibres pour télécommunications. Il s’agit là de la première évolution technique où l’électron a été remplacé par un photon guidé.

Les sculpteurs et artistes verriers ont su grâce à sa transparence, à l’éclat de sa surface, modeler le verre pour en exprimer sa beauté.

L’article « Verres » fait l’objet de deux fascicules :

AF 3 600 Aspects théoriques

AF 3 601 Propriétés et applications

Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres.

Le lecteur devra assez souvent se reporter à l’autre fascicule.