L’état vitreux
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1. Qu’est-ce que le verre ?
Les solides sont caractérisés à la fois par leur incapacité à prendre la forme
du récipient dans lequel ils prennent place, et par leur grande résistance
aux forces de cisaillement. On les classe en deux catégories : les solides
cristallisés et les solides amorphes, qu’on appelle aussi parfois désordonnés ou non-cristallisés.
Un solide cristallisé est constitué de cristaux dont l’arrangement des
atomes, périodique dans l’espace, répond à des règles précises. Dans un
solide amorphe au contraire, l’arrangement des atomes, observé par diffraction X, est aussi désordonné que dans un liquide (Fig. 1.1). L’ordre à
longue distance qu’on trouve dans les cristaux n’existe plus. Il n’y a qu’un
ordre à l’échelle de la distance interatomique.
Par suite de leurs modes d’obtention (Chap. 6 et Annexe A4), les solides
amorphes sont caractérisés par une énergie interne en excès par rapport
aux autres états de la matière, si bien que si on les chauffe, ils subissent
naturellement une transformation qui apparaît avant que la température
de fusion ne soit atteinte. Pour certains solides amorphes, cette transformation est un passage spontané plus ou moins violent vers l’état cristallisé. Un exemple parfois cité concerne les éléments en graphite des centrales nucléaires [1] qui contiennent souvent du thorium. Le rayonnement
β émis par cet élément provoque, au bout d’un certain temps de fonctionnement, l’amorphisation du graphite. Un traitement thermique ultérieur
permet alors la recristallisation du graphite.
Mais pour la catégorie importante de solides amorphes qu’on appelle
verres, la cristallisation est toujours précédée de la transition vitreuse,
qui est le passage de l’état solide à l’état de liquide visqueux.
L’existence de la transition vitreuse peut être mise en évidence par l’analyse thermique. Les figures 1.2 et 1.3 présentent les phénomènes thermiques qu’on peut observer lorsqu’on élève régulièrement la température de
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1. Qu’est-ce que le verre ?
Les solides sont caractérisés à la fois par leur incapacité à prendre la forme
du récipient dans lequel ils prennent place, et par leur grande résistance
aux forces de cisaillement. On les classe en deux catégories : les solides
cristallisés et les solides amorphes, qu’on appelle aussi parfois désordonnés ou non-cristallisés.
Un solide cristallisé est constitué de cristaux dont l’arrangement des
atomes, périodique dans l’espace, répond à des règles précises. Dans un
solide amorphe au contraire, l’arrangement des atomes, observé par diffraction X, est aussi désordonné que dans un liquide (Fig. 1.1). L’ordre à
longue distance qu’on trouve dans les cristaux n’existe plus. Il n’y a qu’un
ordre à l’échelle de la distance interatomique.
Par suite de leurs modes d’obtention (Chap. 6 et Annexe A4), les solides
amorphes sont caractérisés par une énergie interne en excès par rapport
aux autres états de la matière, si bien que si on les chauffe, ils subissent
naturellement une transformation qui apparaît avant que la température
de fusion ne soit atteinte. Pour certains solides amorphes, cette transformation est un passage spontané plus ou moins violent vers l’état cristallisé. Un exemple parfois cité concerne les éléments en graphite des centrales nucléaires [1] qui contiennent souvent du thorium. Le rayonnement
β émis par cet élément provoque, au bout d’un certain temps de fonctionnement, l’amorphisation du graphite. Un traitement thermique ultérieur
permet alors la recristallisation du graphite.
Mais pour la catégorie importante de solides amorphes qu’on appelle
verres, la cristallisation est toujours précédée de la transition vitreuse,
qui est le passage de l’état solide à l’état de liquide visqueux.
L’existence de la transition vitreuse peut être mise en évidence par l’analyse thermique. Les figures 1.2 et 1.3 présentent les phénomènes thermiques qu’on peut observer lorsqu’on élève régulièrement la température de