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LE VERRE
cause de la viscosité très forte (10
5 Pa.s) du liquide à cette température,
ce qui rend très laborieuses les opérations d’affinage. Pratiquement la production industrielle du verre de silice a véritablement connu son essor
avec le développement des dispositifs de chauffage électrique : arcs, résistors au carbone et fours à induction équipés d’inducteurs en carbone,
molybdène ou tungstène. Suivant la qualité de la silice que l’on cherche
à obtenir, on fond soit du sable soit de grands cristaux de quartz naturel.
Le sable ne fournit qu’un produit translucide, car on ne parvient pas à
extraire toutes les bulles d’air présentes dans le liquide. Avec les cristaux
purs on obtient au contraire un verre non diffusant particulièrement
apprécié en optique.
Compte tenu des très grandes difficultés rencontrées pour obtenir de
la silice pure par fusion de matières premières, on a cherché à développer
des technologies toutes différentes. En 1934, J.F. Hyde de Corning a
ouvert une voie en montrant qu’en vaporisant du chlorure de silicium
liquide dans la flamme d’une torche de soudeur, on recueille une « suie »
de silice extrèmement fine et pure. Un traitement thermique ultérieur de
cette poudre permet d’obtenir des pièces massives par frittage. C’est par
un procédé analogue d’élaboration de verre de silice et d’oxyde de titane,
à partir de l’état gazeux, qu’ont été réalisés les hublots de la navette spatiale, afin de résister aux énormes chocs thermiques à la rentrée dans
l’atmosphère. La même technique a été utilisée pour obtenir le miroir du
téléscope spatial Hubble mais sa principale application concerne les fibres
pour télécommunications (voir Chap. 7, Sect. 4.4).
Une autre méthode de synthèse de la silice transparente fut élaborée
en 1939 par H.P. Hood et M.E. Nordberg de Corning, et appelée le procédé
VYCOR. Elle repose sur l’exploitation d’un domaine de séparation de phase
liquide-liquide dans le système SiO 2 , B 2 O 3 , Na 2 O. Une fonte de composition
2/3 SiO 2 , 1/3 B 2 O 3 , 7 % Na 2 O produit, en se refroidissant, un verre
constitué de deux phases interconnectées. L’une de ces phases a la composition : 95 % SiO 2 , 4 % B 2 O 3 , 1 % Na 2 O. L’autre phase est un borosilicate
de sodium facilement soluble dans l’acide sulfurique. Le verre est fondu
et formé par les procédés conventionnels. Après formage, les objets sont
traités à l’acide pour en extraire la phase soluble. La phase restante, à 96 %
de silice est consolidée par frittage, avec un petit retrait, entre 900 et
1200 °C. Ce procédé ne s’applique qu’aux objets à paroi mince compte tenu
des difficultés d’extraction de la phase soluble dans les fortes épaisseurs.
8. Les vitrocéramiques
Le verre a naturellement tendance à dévitrifier, mais on est réellement parvenu à contrôler la cristallisation d’un volume de verre qu’au milieu du
LE VERRE
cause de la viscosité très forte (10
5 Pa.s) du liquide à cette température,
ce qui rend très laborieuses les opérations d’affinage. Pratiquement la production industrielle du verre de silice a véritablement connu son essor
avec le développement des dispositifs de chauffage électrique : arcs, résistors au carbone et fours à induction équipés d’inducteurs en carbone,
molybdène ou tungstène. Suivant la qualité de la silice que l’on cherche
à obtenir, on fond soit du sable soit de grands cristaux de quartz naturel.
Le sable ne fournit qu’un produit translucide, car on ne parvient pas à
extraire toutes les bulles d’air présentes dans le liquide. Avec les cristaux
purs on obtient au contraire un verre non diffusant particulièrement
apprécié en optique.
Compte tenu des très grandes difficultés rencontrées pour obtenir de
la silice pure par fusion de matières premières, on a cherché à développer
des technologies toutes différentes. En 1934, J.F. Hyde de Corning a
ouvert une voie en montrant qu’en vaporisant du chlorure de silicium
liquide dans la flamme d’une torche de soudeur, on recueille une « suie »
de silice extrèmement fine et pure. Un traitement thermique ultérieur de
cette poudre permet d’obtenir des pièces massives par frittage. C’est par
un procédé analogue d’élaboration de verre de silice et d’oxyde de titane,
à partir de l’état gazeux, qu’ont été réalisés les hublots de la navette spatiale, afin de résister aux énormes chocs thermiques à la rentrée dans
l’atmosphère. La même technique a été utilisée pour obtenir le miroir du
téléscope spatial Hubble mais sa principale application concerne les fibres
pour télécommunications (voir Chap. 7, Sect. 4.4).
Une autre méthode de synthèse de la silice transparente fut élaborée
en 1939 par H.P. Hood et M.E. Nordberg de Corning, et appelée le procédé
VYCOR. Elle repose sur l’exploitation d’un domaine de séparation de phase
liquide-liquide dans le système SiO 2 , B 2 O 3 , Na 2 O. Une fonte de composition
2/3 SiO 2 , 1/3 B 2 O 3 , 7 % Na 2 O produit, en se refroidissant, un verre
constitué de deux phases interconnectées. L’une de ces phases a la composition : 95 % SiO 2 , 4 % B 2 O 3 , 1 % Na 2 O. L’autre phase est un borosilicate
de sodium facilement soluble dans l’acide sulfurique. Le verre est fondu
et formé par les procédés conventionnels. Après formage, les objets sont
traités à l’acide pour en extraire la phase soluble. La phase restante, à 96 %
de silice est consolidée par frittage, avec un petit retrait, entre 900 et
1200 °C. Ce procédé ne s’applique qu’aux objets à paroi mince compte tenu
des difficultés d’extraction de la phase soluble dans les fortes épaisseurs.
8. Les vitrocéramiques
Le verre a naturellement tendance à dévitrifier, mais on est réellement parvenu à contrôler la cristallisation d’un volume de verre qu’au milieu du