Exposition itinérante Le verre s'expose

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7 COUCHE PROTECTRICE HYDROPHOB E COUCHE ANTISTATIQUE COUCHE DURCIE COUCHE ANTIREF LETS INCENDIE VERRE BRISÉ COUCHE PARTIE DU INTUMESCENTE VITRAGE ENCORE TRANSFORMÉE INTACTE EN MOUSSE 1 2 3 4 5 6 1 6 4 2 5 3 LE VERRE RE E S’EXPOSE X P E 8 LE VERRE R RE R S’EXPOSE E X P O E 9 LE VERRE R RE R S’EXPOSE X P O E POURQUOI modifier les PROPRIÉTÉS DU VERRE ? Le verre un matériau industriel ? LA FIBRE OPTIQUE Le verre un matériau industriel ? LA VITROCÉRAMIQUE (v er re/céramique) Le verre à base de silice présente une bonne résistante thermique et mécanique, de plus il est stable. Un traitement thermique spécifique permet cependant de renforcer sa résistance mécanique. D’autres familles de verres existent : leurs propriétés sont adaptées à des usages spécifiques (verre transparent aux infra-rouges pour des caméras ou des détecteurs, verre de fluoru res pour les utilisations optiques…). Le verre est un matériau industriel très utilisé. Outre les objets du quotidien, il est au coeur de la fabrication des fibres optiques, compo sants clés de la transmission des infor mations dans les télécommunications. Grâce au raccordement à la fibre optique, chacun d’entre nous peut envoyer et recevoir des grandes quantités de données sur de très court es durées. La vitrocéramique, inventée dans les années 1950, est constituée d’une matrice de verre dans laquelle des nanocristaux sont dispersés. Grâce à ce mélange, on obtient un matériau qui est plus résistant aux chocs et/ou qui présente des propriétés optiques et électriques originales. Le verre ordinaire accepte bien les chocs thermiques, mais, pour des usages spécifiques, il doit supporter de plus grandes variations de température : c’est possible en ajoutant à la silice du trioxyde de bore (B 2 O 3 ). On obtient un verre de type Pyrex®. En trempant un verre (baisse brutale de la température après sa mise en forme), on obtient un renforcement mécanique de la surface du verre. S’il se brise, il produit de nombreux éclats non tranchants et donc moins dangereux. Les verres de fluorures sont utilisés pour la construction des lasers et des fibres optiques fonctionnant dans l’infra-rouge. ENVELOPPE PROTECTRICE TRAJET LUMINEUX DANS UNE FIBRE OPTIQUE TRAJET LUMINEUX GAINE OPTIQUE ENVELOPPE PROTECTRICE GAINE COEUR COEUR A la différence d’un signal électrique, la lumière se déplace à très grande vitesse. C’est pourquoi la transmission par fibre optique est si rapide. Une fibre optique est composée de trois parties : le coeur, la gaine optique et l’enveloppe protectrice. C’est dans le coeur de la fibre que le signal lumineux est envoyé. Le principe est de permettre la propagation de la lumière dans le coeur en ajustant les indices de réfraction. Dans une fibre à saut d’indice, la différence d’indice d e réfraction entre la gai ne et le coeur empêche les sr ra yons lumineu xd de s ortir de ece cel ui-ci par réflexion inter ne tot ale. La vitrocéramique est obtenue par ajout d’agent de nucléation dans un verre. Ces agents vont provoquer la formation de nanocristaux dispersés dans la matrice du verre. On obtient alors un matériau qui est à la fois vitreux et nano cristallisé. La vitrocéramique fut d’abord utilisée pour fabriquer des récipients de cuisine. Elle est aujourd’hui utilisée pour produire des plaques vitrocéramiques, des vitrages de poêles et de cheminées, des éléments de missile, des miroirs de télescopes, des implants dentaires… CHAÎNE DE FABRICATION DE VITROCÉRAMIQUE Four Laminage « Green glass » ou « verre mère » Découpe, façonnage et sérigraphie Traitement thermique de céramisation Stockage et emballage EN SAVOIR PLUS Du verre dans les CD et les DVD ? Il est possible d’obtenir des CD et des DVD réinscriptibles avec un verre à base de germanium, d’antimoine et de tellure. Grâce à une impulsion laser, ce verre peut passer d’un état amorphe à un état cristallin de manière réversible et enregistrer ainsi des informations. Par ce moyen, il est possible d’obtenir des DVD capables de stocker 25 Go au lieu des 4,9 Go actuels. EN SAVOIR PLUS Qu’est-ce que l’atténuation du signal ? Lors de la propagation de la lumièr e dans la fibre, il y a atténuation du sign al qui devient de plus en plus faible. Avec les fib res act uelles et les longueurs d’ondes uti lisées, 1 % de la puis sance initial ement injectée dans la fibre est enc ore dis ponible après 100 km de propa gation, ce qui permet et tout de même une détection . Pour remédie r au pr oblème de l’atténuatiténuati on sur de très longue s dista nces, il est nécessa ire d’utiliser des am plificat eurs qui von t resta urer le signal . ATTÉNUATION LE SIGNAL QUI SE PROPAGE S’AFFAIBLIT NANOCRISTA T UX AU SEIN D’UN VERRE EN SAVOIR PLUS Des vitrocéramiques d’avenir ? En utilisant des chalcogènes (soufre, sélénium, tellure), des cherche urs de Rennes ont obtenu des matériaux originaux, exempts d’oxygène dont la principale propriété est d’ être transparent aux rayons infrarouges. Les applications de ce type de vitrocéramique pourraient êt re multiples (imagerie thermique, laser infrarouge…). 10 LE VERRE RE S’EXPOSE E X P O S E 11 LE VERRE RE S’EXPOSE ’ X P O E 12 LE VERRE RE S’EXPOSE E X P O E LE VERRE matériau MÉDICAL ? Des implants et des biomatériaux en verre et vitrocéramique sont de plus en plus utilisés dans le domaine médical pour leurs propriétés originales. Et de nombreuses recherches sont en cours pour élargir ce champ d’applications ! LE VERRE matériau ARCHITECTURAL ? Le verre est de plus en plus utilisé en architecture. Ce n’est pas le fruit du hasard : il peut prendre pratiquement toutes les formes et, une fois revêtu des couches adéqua ates, il permet entre autres de gérer la lu mière transmise, d’assurer une bonne isol atio on thermique et de s’autonettoyer sa ! LE VERRE matériau po ur les ARTISTES ? Lustres et verres de dégustation en verre de cristal, plats, vitraux, sculptures diverses : depuis fort longtemps les artistes ont utilisé le verre comme matière première afin de créer de véritables œuvres d’art. EN SAVOIR PLUS © gilaxia sur iStock Des couches pour améliorer la qualité des verres des lunettes ? Les verres servant à fabriquer des lunettes sont revêtus de diverses couches minces afin d’en améliorer la qualité. Le traitement antireflet, par exemple, permet une meilleure transmission de la lumière (plus de 90% de la lumière incidente traverse le verre). Ces résultats sont obtenus grâce à des procédés complexes es perm ettant le dépôt en surface de substances comme des oxydes de titane, divers fluorure s… Lesp spe ctre solaire est c onstit ué de 54 % de lum ière v isible , de 4 3% de rayonneme nt infraroug e et tde 3% de rayonnement ultraviolet. le En achitect architecture, il est nécessaire d’adapter les propriétés du verre. Ce résultat est obtenu par dépôt sur du verre flotté, de couches d’oxydes métalliques ou d’autres matériaux qui permettent d’en modifier les propriétés : auto nettoyantes) ; permettant de filtrer la quantité de lumière) ; aux chocs…). Des verres à couches pour EN SAVOIR PLUS la protection contre les incendies ? Ces verres sont constitués d’un empilement : une couche de verre, une couche de gel de silicate (1 mm d’épaisseur environ), une couche de verre… Lors d’un incendie, sous l’effet de la chaleur, le gel de silicate se transforme en mousse et assure une forte isolatio n thermique ique. EN SAVOIR PLUS Qu’est-ce que le verre de cristal ? C’est un verre à base de silice qui contient au moins 24% d’oxyde de plomb. Le point de fusion du cristal est ainsi diminué, c’est un matériau plus lumineux (par augmentation de son indice de réfraction) et plus dense ; il produit une sonorité particulière et, étant moins dur que le verre, il peut être taillé. Cependant, le plomb est un métal toxique. Des études scientifiques ont montré qu’il existe un relargage de celui-ci dans les alcools conservés longtemps dans un flacon de cristal. La cémentation, traitem ent du cristal, ou l’apparition de cristal sans plomb permettent d’éviter ce grave inconvénient. Depuis 3 00 00 av JC, l’ ’évolution des techniques a perm is aux artistes tes de pro duire des pièces de plus en plus complexese en variant les formes, les coul eurs… Des verre eries célèbres comme celles de Mu rano près d e Veni se en Italie proposent des pièces en verre particulièrement recher chées.
13 CENTRE DE CONDITIONNEMENT REMPLISSAGE DISTRIBUTION ET CONSOMMATION NOUVELLES BOUTEILLES TRI DE L’HABITANT USINE VERRIÈRE COLLECTE SÉLECTIVE FUSION ET FABRICATION DE NOUVEAUX EMBALLAGES CENTRE DE TRAITEMENT DU VERRE EXTRACTION DES ÉLÉMENTS INDÉSIRABLES LE VERRE RE S’EXPOSE E X P O E 14 LE VERRE R RE R S’EXPOSE E X P O E LE VERRE UN MATÉRIAU DURABLE ? En France, 5 millions de tonnes de verrer son nt fabriq uées par an pour un chif fre d’affa fa ires d’environ 4 milliards d’euros. Le sable, dont celui utilisé pour la fab ricat ion du verre, est une des ressources le s plu s consommées dans le monde. La filiè ière de recyclage doit permettre d’ écon cono mise er cette matière et de réduire la con ons ommat io on d’énergie fossile pour diminue r la produ ction de CO 2 . Le sable va manquer ! La parution du rapport «Sable et développement durable» en 2019, a permis à la directrice exécutive par intérim de l’ONU environnement, Mme Msuya, de déclarer : «Nous dépensons notre ‘budget’ sable plus rapidement que nous ne pouvons le produire de façon responsable». Grâce au recyclage du verre, il est permis d’espérer que cette ressource sera moins surexploitée. RECYCLAGE DU VERRE Un Français jette en moyenne 30 kg de verre par an mais ce matériau peut être recyclé à l’infini. Le verre récupéré est broyé pour obtenir le calcin qui est mélangé à du sable et des carbonates de sodium et de calcium. Le tout est fondu et donne de la pâte de verre. Une tonne de calcin permet d’économiser 750 kg de sable et environ 500 kg de CO 2 . LE VERRE, OBJET DE RE CH ERCHE À RENNES La re cherche dans le domaine des verres à Rennesf foisonne de découvertes. L’invention denouvelles es compositions, leur mise en forme (fibres opti ques, lentilles…) et leur dévelop veloppemenpem t industriel grâce à leurs nombreuses applicationsi sont l’esse nce m ême du travail des chercheurs de l’université. Échantill ons sdeco mposants et fibres optiques en verr re fluoré. Aujourd’hui, la recherche rennaise s’oriente vers : Lentilles fabriqué es par Umicore C’est un peu par hasard qu’un nouveau verre de fluorures n’a pas fini dans la poubelle. Un cristal raté a permis la découverte de cette te nouvelle famille de verres par les frères Poulain en 1974. Les fibres en verre de fluorures serve nt aujourd’hui comme source laser. Dans les années 1990, X.H. Zhang et J. Lucas ont développé des verres ayant la propriété unique d’être transparents dans l’infrarouge : les verres de chalcogénures. Ils sont actuellement utilisés sur les caméras thermiques mais également pour le diagnostic médical, la détection de polluants... TASSE FROIDE TASSE CHAUDE PRISE DE VUE DANS LE VISIBLE PRISE DE VUE DANS L’INFRAROUGE EN SAVOIR PLUS Comment recycle-t-on le verre ? En boucle «fermée», e», le calcin de verre d’e mballage sert à faire de nouveaux emballage s. En boucle «ouverte», le calcin de verre d’emballage et d everre plat entre e dans la fabrication de fibres ou de mousses de verr e d’isolation. EN SAVOIR PLUS Les chercheurs rennais ont é té à l’origine de la création de 4 sociétés en Ille-et-Vilaine : Le Verre Fluoré (1974), Vertex (1996, aujourd’hui Umicore IRGlass), Diafir (2011), Selenoptics (2015).
Page 2 and 3: Une exposition itinérant ante edu

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