Le verre : un matériau d’hier, d’aujourd’hui et de demain

Abstract

Les verres jouent un rôle fondamental dans notre quotidien tant au niveau économique, culturel, sociétal, énergétique que géologique. Les verres géologiques témoignent de l’activité ignée de la Terre et représentent une source importante d’outils et d’objets ornementaux du Paléolithique à nos jours. Désormais, les verres sont utilisés également pour fabriquer des matériaux techniques, tels que des récipients (plats, verres à boire, bocaux, carafes…), des écrans (télévision, ordinateur, smartphone…), des fibres aux multiples applications (renforcement, transport d’information, énergie, santé…), pour assurer le stockage de déchets domestiques ou nucléaires et, plus récemment, des biomatériaux (implants dentaires ou osseux…). Par conséquent, les verres à base de silice sont au cœur de l’histoire de la Terre et de l’humanité. La variation de composition des verres naturels et industriels est vaste mais sa structure repose généralement sur une ossature tétraédrique d’unités SiO4, l’épine dorsale de plus de 90% des verres qui nous entourent dans notre quotidien. Autour de cette ossature de silice, les autres éléments chimiques se répartissent en éléments modificateurs de réseau, compensateur de charge, colorants, volatiles, et l’ensemble constitue un matériau ou une substance chaque fois unique. Cet article propose de passer en revue les liens entre la structure, les propriétés et la composition chimique des verres, essentiellement à base de silicate.

Glass, an ubiquitous material

“…Zachariasen, 1932]. Note that both structures have the same number of Si atoms, but do not occupy the same surface area due to a lower density for glass than for crystal [modified from Neuville and Cormier, 2022].…”

“…2D representation of: (a) a crystal structure consisting of Si atom (black circle) and oxygen (white circle), there is a geometric pattern (hexagon) and a periodicity while in (b) atomic arrangements are present (rings with 3, 4, 5, 6 tetrahedra) but these arrangements are not regular or periodic [according toZachariasen, 1932]. Note that both structures have the same number of Si atoms, but do not occupy the same surface area due to a lower density for glass than for crystal [modified fromNeuville and Cormier, 2022].…”