VITREUX ÉTAT
Propriétés des verres
L'intérêt fondamental des verres par rapport aux matériaux cristallisés ou aux monocristaux réside dans la possibilité de les obtenir dans de très larges domaines de compositions. Ils peuvent tolérer l'addition d'éléments étrangers dans des proportions telles que non seulement leurs propriétés physiques en sont profondément modifiées, mais aussi que de nouvelles propriétés apparaissent.
On peut ainsi élaborer des produits aux caractéristiques adaptées a priori à une application bien définie, en agissant sur la nature et la concentration des éléments en présence.
En optique
L'intérêt des verres repose, en dehors de leur souplesse de composition, sur leur isotropie et sur leur homogénéité de propriétés dans les trois dimensions de l'espace. De plus, lorsque l'état vitreux peut être obtenu à la suite de refroidissements peu rapides, on réalise des pièces de grande dimension. De façon classique, les verres de silicates sont utilisés pour fabriquer des lentilles, des prismes, des filtres, des objets de décoration. Plus récemment sont apparues des applications nouvelles, en recourant à des compositions spéciales. Des fenêtres transparentes, dans des régions définies du spectre optique, ont été réalisées par exemple dans le domaine du moyen infrarouge avec des verres de sulfures ou de séléniures.
Des verres d'indices de réfraction très divers, ou présentant des dispersions d'indice faible ou grande relativement aux verres crown ou flint classiques, sont toujours recherchés ; on observe des indices et des dispersions élevés dans des verres de fluorosilicates, fluoroborates, fluorophosphates et dans des verres spéciaux de chalcogénures, ces derniers cessant cependant d'être transparents dans une partie ou dans la totalité du spectre visible.
Les verres photochromes changent de couleur par exposition à la lumière ultraviolette du rayonnement solaire ; par exemple, des verres de silicates contenant des ions europium divalent Eu2+ et titane tétravalent Te4+, soumis à l'action de photons d'énergie convenable, sont le siège de la réaction :
Des verres photosensibles, contenant des ions Cu+ ou Ag+, permettent l'obtention de photographies : par exposition à la lumière ultraviolette, les ions sont réduits à l'état d'atomes neutres qui précipitent, en constituant des centres de nucléation ; par un chauffage vers 500-600 0C, les cristaux se développent, réalisant ainsi l'équivalent du « développement » de la photographie classique, et conduisant à une image.
Les verres luminescents sont maintenant utilisés couramment dans les « tubes fluorescents » ; dans ce cas, la lumière ultraviolette incidente provoque une transition électronique au sein d'un atome contenu dans le verre, qui retourne à l'état normal avec émission d'un photon situé dans le spectre visible ; les cations des terres rares ont trouvé là de multiples applications.
Les verres lasers sont proches des précédents : dans ce cas, la lumière émise par fluorescence dans une première série de centres vient stimuler une seconde série qui émet à son tour une lumière monochromatique. Les verres lasers contiennent généralement des ions de terres rares, et en particulier le néodyme dans les verres de silicates alcalins et alcalino-terreux ; ces lasers peuvent fournir des intensités lumineuses considérables, mais pendant un temps relativement bref en raison des phénomènes d'échauffement qu'ils subissent ; ils donnent des émissions possédant une largeur d'émission plus grande que les lasers cristallins, pouvant être de 30 nm.
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Écrit par
- Jean FLAHAUT : professeur à la faculté de pharmacie de Paris, université René-Descartes, correspondant de l'Institut, membre de l'Académie de médecine
Classification
Médias
Température et variation de volume
Encyclopædia Universalis France
Verre de silice SiO2
Encyclopædia Universalis France
Verre de silicate
Encyclopædia Universalis France
Autres références
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ÉTAT DE LA MATIÈRE, notion d'
- Écrit par Bernard PIRE
- 1 521 mots
...le terme d'état fluide. Pourtant, la plus grande proximité de ses constituants permet que ses propriétés électriques soient fort différentes. De même, l'état vitreux, malgré son aspect solide, a toutes les caractéristiques d'un fluide très visqueux dont les mouvements internes seraient quasi figés.... -
INTERFACES
- Écrit par Simone BOUQUET et Jean-Paul LANGERON
- 8 287 mots
- 8 médias
...liquide, la mobilité des atomes diminue. Cela peut s'effectuer progressivement, le liquide devient alors pâteux (sa viscosité augmente), puis solide. Il n'y a pas de discontinuité dans la transformation, et les molécules conservent à l'état solide le désordre de l'état liquide : c'est l'état amorphe... -
MACROMOLÉCULES
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– La première région correspond à l'état vitreux (état solide). Le module d'élasticité est de l'ordre de 3 × 109 Pa indépendamment de la nature chimique du polymère. Les mouvements portent sur des distances très courtes et se limitent à la vibration, voire à la rotation d'éléments... -
MOLÉCULE
- Écrit par André JULG
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...forme de chaînes plus ou moins ramifiées, de taille très variable et de forme indéfinie en raison de leur flexibilité. On a donc un liquide très visqueux qui, par refroidissement va donner un verre, rigide, mais complètement désordonné. Ici encore, on ne peut plus parler véritablement de molécules.
