Les scientifiques sondent les mystères du verre Science des matériaux, physique

Des chercheurs de l’Université de Yale et de la Texas Tech University ont trouvé un moyen de prédire si un verre donné sera ductile ou cassant.

Une sculpture en verre appelée

Une sculpture en verre appelée “Le soleil” à l’exposition “Gardens of Glass” à Kew Gardens, Londres, réalisée à partir de 1 000 objets en verre distincts par Dale Chihuly (Adrian Pingstone).

“La plupart d’entre nous pensent que les verres sont cassants, mais notre découverte montre que n’importe quel verre peut être rendu ductile ou cassant”, a déclaré le professeur Jan Schroers, auteur principal d’une étude publiée dans la revue .Nature Communications.

“Nous avons identifié une température spéciale qui permet de savoir si l’on forme un verre ductile ou cassant”, a-t-il déclaré.

La ductilité fait référence à la plasticité d’un matériau, c’est-à-dire à sa capacité à changer de forme sans se briser. La clé pour former un verre ductile est de le refroidir rapidement. La vitesse exacte dépend de la nature du verre en question.

En se concentrant sur un nouveau groupe de verres connus sous le nom de verres métalliques massifs (BMG) – des alliages métalliques, ou mélanges, qui peuvent être extrêmement souples mais aussi résistants que l’acier – les chercheurs ont étudié l’effet d’une température fictive critique (CFT) sur les propriétés mécaniques des verres à température ambiante.

Lorsqu’il se forme à partir d’un liquide, il existe une température à laquelle le verre devient trop visqueux pour être reconfiguré et gèle. Cette température est appelée la température de transition vitreuse. Sur la base d’expériences avec trois verres métalliques en vrac représentatifs, les chercheurs ont déclaré qu’il existe également, pour chaque alliage distinct, une température critique qui détermine la fragilité ou la plasticité du verre.

“Il est possible de classer les verres en deux groupes – ceux qui seront cassants parce que, sous forme liquide, leur CFT est supérieure à la température de transition vitreuse, et ceux qui seront ductiles, parce que, sous forme liquide, leur CFT est inférieure à la température de transition vitreuse.”

Ils pensaient auparavant que la composition chimique d’un liquide déterminait à elle seule la fragilité ou la ductilité d’un verre.

“Ce n’est pas le cas”, a déclaré le professeur Schroers. “Nous pouvons rendre n’importe quel verre théoriquement ductile ou cassant. Et c’est la température critique fictive qui détermine la difficulté expérimentale de fabriquer un verre ductile. C’est la contribution majeure de ce travail.”

“Cette découverte s’applique théoriquement à tous les verres, et pas seulement aux verres métalliques.”

“Un verre peut avoir des propriétés complètement différentes en fonction de la vitesse à laquelle vous le refroidissez”, a déclaré le professeur Schroers. “Si vous le refroidissez rapidement, il est très ductile, et si vous le refroidissez lentement, il est très cassant. Nous pensons que notre découverte contribuera à la conception de verres ductiles et, de manière générale, à une meilleure compréhension de la formation du verre.”

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