Exposition itinérante Le verre s'expose

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Une exposition itinérant ante edu Pôle Breta gne cu lture scientifiq ue produi te et diffusée par l’Espace des sciences de Rennn es en col labora oratio tion avec l’ Instit ut des Sciences Chimiques de Rennes et I’Institutt d e Phys iqued de Rennes. Conseil scientifique : Catherine Boussard Plédel, Ingénieure de recherche Laurent Calvez, Professeur Ronan Lebullenger, Maître de Conférences Louisiane Verger, Chargée de recherche Jacques Lucas, Professeur émérite Yann Guéguen, Maître de Conférences Patrick Houizot, Ingénieur de recherche Fabrice Célarié, Maître de Conférences Claire Fourmentin, Doctorante Hélios Pautrat, Etudiant Jean Pierre Guin, Directeur de recherche Xiang Hua Zhang, Directeur de recherche Rédaction : Dominique Galiana Conception et réalisation graphique : Atelier Dokibu Illustrations : Pierre André Cousin Manipulations interactives : Atelier Maquarthis Impression : Agelia Exposition réali sée dans le cadre de l’année internationale du verre. ©2022 Crédits photos : pixabay.com pour les visuels sans mention de crédit
1 PRISME ROUGE ORANGÉ JAUNE VERT BLEU VIOLET 1 2 3 4 5 A B C D B C D E E Adobe Stock LE VERRE R RE R S’EXPOSE E X P O S E Le verre est un matériau très tè c pourtant assez difficile à défin d’entre nous, c’est une matière fragile. Pour les chimistes, le ve un solide non-cristallin obtenu fondu et qui présente une pro appelée transition vitreuse. Adobe La structure du verre est très proch de celle d’un liquide solidifié. Les atomes n’y sont pas disposés de manière régulière, à la différen de ce que l’on trouve dans un crist d’où la qualification de solide « non-cristallin ». Le verre courant est obtenu à partir de silice (le plus souvent du sable) et d’autres composés chimiques qui sont fond mélangés et refroidis. C’est lors du refroidissement que se produit la transition vitreuse qui fige le liquid Stock Qu’est-ce que ? LE VERRE Ces matériaux sont caractérisés par des propriétés chimiques, physiques et mécaniques différentes et donc par des usages s différents. 2 LE VERRE R RE R S’EXPOSE ’ E X P O S E La fabrication du verre courant nécessite avant tou ut de la silice (SiO 2 ) et diver s additifs. d if L’ensemble est fon ndu dans un four à environ 1 500°C puis refroidi rapidement pour que se produise la transition vitreusee et éviter ainsi la cristallisation. Selon l’utilisation et le façonnag ge souhaité, le verre ramolli peut être coulé, soufflé, étiré é puis recuit ou trempé… EN SAVOIR PLUS Co mment fabrique-t-on LE VERRERE Pourquoi recuire le verre ? Lors de sa fabrication le verre passe de 1500°C à 650°C en fin de production en quelques minutes. Les parois extérieures des objets se refroidissent plus vite que l’intérieur et des contraintes mécaniques apparaissent dans le verre. L’objet fabriqué doit alors être recuit dans un four spécial durant quelques heures à la température de transition vitreuse (environ 500°C), puis on diminue lentement la température pour éviter l’apparition de nouvelles contraintes. Sans cette étape, la plupart des objets fabriqués se briseraient avant leur utilisation. ? Pour fabriquer du verre, il faut utiliser un formateur, par exemple de la silice. Mais celle-ci ne fond qu’à une température très élevée (plus de 1 700°C). Pour abaisser la température de fusion à environ 1500°C, on ajoute à la silice un fondant (par exemple de la soude) mais aussi des stabilisants (alumine, magnésie…). Fondants et stabilisants représentent 20 à 35 % de la masse totale initiale. Une fois la pâte de verre obtenue, elle est façonnée (fabrication de plaques flottées, de récipients par pressage-soufflage…). 3 LE VERRE R RE R S’EXPOSE E X P O S E Comment obtenir une BOUTEILLE, une VITRE ou un e FIBRE OPTIQUE ? Une fois la pâte de verre obtenue, il faut lafaçon ner pour fabriquer les objets désirés. Les techniques permettant de fabriquer des bouteilles, des plaques ou des fibres sont très différente s. FIBRE OPTIQUE La fibre optique est obtenue par fibrage qui consiste à obtenir un fil par étirage d’un barreau de verre. Avec un barreau de 20 cm de long et 10 cm de diamètre, on peut fabriquer 128 km de fibre optique de 125 micromètres de diamètre. 5 Four Mesure de diamètre Réservoir de résine silicone Four de polymérisation Bobine de stockage 2 1 3 4 BOUTEILLES La technique sans doute la plus connue consiste à récupérer de la pâte de verre dans un four à l’aide d’une canne dans laquelle on souffle pour façonner un objet. A l’échelle industrielle, on utilise le même principe pour mettre en forme certains objets. VITRES Le verre à vitre peut être obtenu par le procédé de flottage sur bain d’étain. remières n d’étain Galerie de recuisson Découpe, empilage, stockage 4 LE VERRE RE S’EXPOSE X P E Verr r eNATUREL ouARTIFICIEL ? L’utilisation du verre date du paléolithique, bien avant que l’on ne soit capable d’en fabriquer. On exploitait alors du verre naturel, le plus souvent d’origine géologique. Grâce à la découverte d’une technique de fabrication en Mésopotamie et en Egypte environ 3 000 ans avan ant JC, l’utilisation du verre est devenue plus facile et a permis de réaliser des objets plus divers. DIATOMÉE, Crédit photo : Nantes Culture Collection. LES VERRES NATURELS Des algues microscopiques s présentes dans l’eau de mer, les diatomées, sont capables de fabriquer un squelette de verre à température ordinaire. Les scientifiques parlent alors de verre naturel biologique. i Pour ce qui concerne les verres d’origine géologique, ils ont été utilisés dès le paléolithique. Des pointes de flèches en obsidienne (verre issu du volcanisme) ont été retrouvées par les archéologues. LES VERRES ARTIFICIELS Les premiers objets en verre de fabrication humaine sont apparus environ 3 000 ans avant JC, mais c’est entre le IIIème et le Ier siècle avant JC que l’on commence à fabriquer des objets plus complexes. OBSIDIENNE 5 LE VERRE RE S’EXPOSE E X P O E Verre et lumière, une histoire d’INTERACTIONS ? Le verre e est principaleme lement utilisé pour sa transp arence e qu’il s’agisse de vitrage , de lentille lle optiqu e ou d’écr an de téléphone portabl e. Cependa nt, il ag it tsur rl la lumiè re de manière différente selon le s situatio ns : il l a tra nsmet , parfois en la déviant, mais il peut auss ila dispe rser, la réfléchir voire la guid er. Le verre à base de silic e est transp arent aux ondes lumineuses. Il est d onc ut ilisé couramment en optique. Les lentilles sont des dispositifs qui permetten mettent de modifier la direction de propagation de la lumière. Les lentilles convergentes et les lentilles divergentes sont notamment utilisées pour la correction de la vision. La déviation des rayons lumineux ne se produit pas lorsque LENTILLE CONVERGENTE le rayon arrive perpendiculairement p sur une surface plane (une vitre par exemple). A l’aide d’un prisme de verre, il est possible LENTILLE DIVERGENTE de décomposer la lumière pour obtenir un arc-en-ciel. C’est ce qui se passe lorsqu’il pleut : les gouttes d’eau jouent le rôle d’une infinité de prismes. 6 LE VERRE RE S’EXPOSE E X P O S E Le verre ordinaire ire permet de n omb bre ux usages es. Cependant, on peut change r ses pro opriétés pour l’utiliser dans des situationstio pa articuli ères en n: VERRE EN CRISTAL (RICHE EN PLOMB) COMMENT peut-on modifier les PROPRIÉTÉS DU VERRE ? VERRE FEUILLETÉ VERRE TREMPÉ CHIMIQUEMENT 2 2 5 2 3 EN SAVOIR PLUS Les verres géologiques L’obsidienne, roche volcanique, a été utilisée au paléolithique pour fabriquer des outils. Les tectites, billes de verre formées lors des impacts de météorite, ont pour leur part servi à la fabrication de bijoux. On no te aussi l’existence des fulgurites, petits tubes de verrere très fragiles, formées lorsque le sable est frappé par un violent éclair qui le fait fondre. Il se forme alors des sortes de petits tubes de verre. © Minakryn Ruslan sur iStock AIR VERRE RAYON LUMINEUX INCIDENT EN SAVOIR PLUS L’indice de réfraction L’indice de réfraction d’un verre permet de déterminer l’angle de déviation d’un rayon lumineux lorsqu’il va passer du verre dans un autre milieu (l’air par exemple). Au-delà d’un certain angle d’incidence (angle critique), le rayon ne peut plus sortir du verre : c’est ce qui se passe dans une fibre optique. EN SAVOIR PLUS Pourquoi colorer le verre ? On colo re le verre pour des motivat ions artisti ques (v itraux, verres à boire…) ou pour prot téger le contenu du flaco n (boutei lles). les). Ainsi, pour éviter l’oxydation des huiles végétales, celles-ci sont conditionnéesnées dans des bouteilles en verre foncé. La coloration est obtenue grâce à des oxydes métalliques : de l’oxyde de cobalt ou de cuivre pour le bleu, de l’oxyde de fer pour le vert… TECTITE
Page 4 and 5: 7 COUCHE PROTECTRICE HYDROPHOB E CO

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