Verre

Verre est cassant et sujet à la casse, à l'écaillage ou aux fissures sous l'impact ou la pression, ce qui le rend moins idéal pour un usage quotidien.

La stabilité de verre est bonne dans la plupart des conditions quotidiennes. Il peut résister à une exposition prolongée à l'eau, à une lumière intense, à une sécheresse extrême, à la saleté et aux produits chimiques ménagers courants. La seule condition qui affecte significativement verre est l'exposition à une chaleur excessive ou à des flammes nues, ce qui peut provoquer des fissures ou des éclats.

Glass peut se former naturellement à partir du magma volcanique. L'obsidienne est un verre volcanique commun à haute teneur en silice (SiO2) formé lorsque la lave felsique extrudée à partir d'un volcan se refroidit rapidement. L'impactite est une forme de verre formée par l'impact d'une météorite, où la Moldavite (trouvée en Europe centrale et orientale) et le verre du désert libyen (trouvé dans des zones du Sahara oriental, les déserts de l'est de la Libye et de l'ouest de l'Égypte) sont des exemples notables. . La vitrification du quartz peut également se produire lorsque la foudre frappe le sable, formant des structures creuses et ramifiées en forme de racine appelées fulgurites. La trinitite est un résidu vitreux formé à partir du sable du sol du désert sur le site d'essai de la bombe nucléaire de Trinity. Le verre Edeowie, trouvé en Australie-Méridionale, proviendrait des incendies de prairies du Pléistocène, des coups de foudre ou de l'impact à haute vitesse d'un ou plusieurs astéroïdes ou comètes.

La définition standard d'un verre (ou solide vitreux) est un solide formé par trempe rapide à l'état fondu. Cependant, le terme «verre» est souvent défini dans un sens plus large, pour décrire tout solide non cristallin (amorphe) qui présente une transition vitreuse lorsqu'il est chauffé vers l'état liquide. Le verre est un solide amorphe. Bien que la structure à l'échelle atomique du verre partage les caractéristiques de la structure d'un liquide surfondu, le verre présente toutes les propriétés mécaniques d'un solide. Comme dans d'autres solides amorphes, la structure atomique d'un verre n'a pas la périodicité à longue portée observée dans les solides cristallins. En raison des contraintes de liaison chimique, les verres possèdent un degré élevé d'ordre à courte distance par rapport aux polyèdres atomiques locaux. L'idée que le verre s'écoule dans une mesure appréciable sur de longues périodes de temps n'est pas étayée par la recherche empirique ou l'analyse théorique (voir viscosité dans les solides). Les mesures en laboratoire de l'écoulement du verre à température ambiante montrent un mouvement cohérent avec une viscosité du matériau de l'ordre de 10 à 10 Pa s.

Le verre à base de silice est utilisé essentiellement en optique pour ses propriétés réfringentes (lentilles, verres de lunettes) depuis le Moyen Âge. Les verres d'oxydes sont connus pour leur application en optique dans le visible et le proche infrarouge (lentilles, prismes, miroir depuis le Moyen Âge; fibre optique moderne de télécommunication). La transparence des verres silicatés en font un élément majeur dans le développement de l'énergie solaire moderne. Les verres de chalcogénures se développent aujourd'hui pour des applications d'optique infrarouge, dont la vision nocturne, la spectroscopie infrarouge par onde évanescente, des applications d'holographie, d'optoélectronique… Il est également utilisé en chimie et dans l’industrie agroalimentaire : il réagit très peu avec la plupart des composés utilisés dans ces domaines, c’est donc un matériau idéal pour les contenants (bouteilles, pots de yaourt, béchers, erlenmeyers, colonnes de distillation, éprouvettes, tubes à essai). Un des seuls liquides ayant le pouvoir de dissoudre efficacement le verre est l’acide fluorhydrique (HF). Le verre est le matériau dans lequel sont confinés les déchets radioactifs de haute activité (HAVL) par le procédé de vitrification. Étant désordonné, le verre supporte en effet bien les radiations sur le long terme, à l'inverse des métaux dont la structure a justement tendance à s'amorphiser et donc à perdre ses propriétés mécaniques sous irradiation. De plus, le verre vieillit très bien à l'échelle géologique, même en présence d'eau. Le verre est aussi un matériau de construction très important dans l’architecture. En dehors des vitrages en verre flotté habituels depuis la moitié du XX siècle, la brique de verre utilisée depuis une centaine d'années réalise des parois translucides horizontales et verticales ; elle a pour origine la dalle de verre carrée antique. La pâte de verre a remplacé les éléments de céramique issus de la mosaïque sur les façades dans l'architecture moderne, sur les étanchéités des piscines ; en 2019, les salles de bains « raffinées » remettent à la mode ce matériau. Le verre est notamment présent maintenant sous forme de laine de verre, isolant léger, imputrescible et ininflammable. Les fibres de verre à base de silice jouent un rôle important dans les ouvrages d'art actuels par des guides optiques véhiculant l'information des différents capteurs permettant la surveillance continue des ouvrages. Le verre est aussi un matériau très important dans l’actuelle industrie automobile. Les verres de chalcogénures sont également massivement utilisés dans le DVD où ils sont supports de l'information. Le verre est également présent dans les éléments de haute technologie du quotidien : disques durs, écrans tactiles, verres autonettoyants, et les industriels du verre envisagent de multiples applications futures. Certains aciers peuvent être solidifiés sous forme amorphe, « verre métallique ». Les verres métalliques se sont également introduits dans les articles de sports (raquettes, skis, battes). Du fait de leur isotropie, ces aciers ont des propriétés non-magnétiques intéressantes notamment spécifiquement pour la construction de sous-marins furtifs. Ils ont également une grande dureté et une très bonne tenue à la corrosion. Dans de nombreuses applications, le verre est actuellement remplacé par des matières plastiques, plus légères et souvent plus résistantes au choc. On peut le rencontrer sous forme de microbilles, de fibres (coupées ou non), de mats (fibres disposées « en vrac ») ou de tissus (mode de tissage « taffetas », par exemple). Incorporées dans la matrice polymère ou déposées en surface, ces présentations sont utilisées notamment comme renfort (fibreux ou non) de résines thermoplastiques (polyamides) ou thermodurcissables (polyesters, époxydes) dans les plastiques, ainsi que dans les matériaux composites. Les utilisations artistiques du verre sont innombrables depuis des siècles. Dans l'art actuel, on trouve aussi bien la glace brisée et recuite que les robes de haute couture lumineuses. Elles ont accompagné ou nécessité de nombreuses innovations techniques (vitraux en verre non sodique médiévaux, pâte de verre, fusing, thermo-formage, etc.).

Verre a été considéré comme une pierre magique depuis des âges et était couramment associée au Divin. En Mésopotamie, où commence l'histoire de verre, ce matériau était vénéré comme l'incarnation de Dieu. Le matériau était tellement prisé que la fabrication de verre en Mésopotamie était devenue un rituel important.