Verres - Propriétés et applications

Grâce à l’amélioration des techniques de fabrication des verres d’oxydes et à la modification de leur composition, les domaines d’applications de ce matériau se sont diversifiés au cours de siècles. L’émergence de familles de verre de chalcogénures ou de fluorures, de verres métalliques étend encore les potentialités de ces matériaux hors du commun.

Le verre possède des qualités thermo-mécaniques remarquables. Sa mise en forme (verre creux, verre plat, fibre ou microbille) est aisée. Sa dureté appréciable autorise un excellent état de surface et de poli. Seuls les matériaux de très grande dureté peuvent en rayer la surface. Le verre est cependant un matériau fragile, mais des traitements spécifiques permettent d’augmenter sa résistance sous contrainte et de minimiser les effets de sa rupture. En contrôlant la recristallisation partielle de certains verres, on peut obtenir des vitrocéramiques transparentes dont les propriétés mécaniques sont nettement supérieures à celles du verre parent.

Le verre est un matériau étanche avec une bonne durabilité chimique et donc largement utilisé pour le conditionnement des liquides, et également pour le confinement de déchets (radioactifs par exemple). De par sa transparence ou sa couleur, il est aussi un élément de l’architecture moderne. En modifiant sa surface par dépôt de couches, de nouvelles fonctions chimiques ou optiques peuvent être obtenues (hydrophobe, autonettoyant, antireflet, isolant thermique, etc).

Il est possible de faire varier de façon continue les propriétés optiques des verres par modification de leur composition et aussi de prédire la valeur de ces propriétés sur la base de relations empiriques simples. Ainsi, on peut corriger des défauts de vision, des aberrations chromatiques en choisissant les verres adéquats. Le principe de propagation de la lumière dans une fibre optique ou un guide planaire a permis le développement des réseaux de télécommunications modernes et des lasers. Les verres de chalcogénures transparents dans l’infrarouge ont permis le développement de dispositifs pour l’imagerie nocturne, de capteurs chimiques et biochimiques très sélectifs.

L’objectif de l’article est de fournir les informations essentielles sur la composition et les diverses propriétés des matériaux vitreux. Il décrit l’évolution des procédés de fabrication et de la recherche de nouveaux verres fonctionnels en réponse aux attentes dans les domaines de l’énergie, de l’optique et du développement durable.

Cet article fait suite à l’article [AF 3600] « Aspects théoriques ».

Le lecteur trouvera en fin d’article un tableau des sigles utilisés.