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Définition du verre modifier

Le mot verre revêt un sens plus large en physique que dans le langage commun. Il désigne un état de la matière dans lequel les entités élémentaires constituant la matière sont désordonnées et figées. D’un point de vue structural, le verre est caractérisé par une absence d’ordre à longue portée. Cette spécificité est clairement identifiée aux rayons X par un diffractogramme présentant un halo de diffusion et une absence totale de pics de Bragg.

La méthode traditionnelle pour former un verre consiste à trempé le liquide après la fusion en évitant la cristallisation. En effet, le passage de l’état liquide à l’état cristallin n’est pas instantané. Cette transition se produit à une température inférieure à la température de fusion et résulte de la compétition entre une force motrice de transformation et la dynamique des molécules.

Une autre méthode qui prend de plus en plus de l'ampleur pour obtenir le verre surtout dans l'industrie pharmaceutique, c'est le broyage mécanique. L'importance de cette méthode consiste a éviter la dégradation pour les matériaux facilement dégradable à haute température.

La transition vitreuse modifier

la transition vitreuse c'est la principale caractéristique d'un matériau vitreux ( ou amorphe). C'est une transition dite de second ordre car elle a lieu sans la libération ou l’absorption de chaleur latente.Ainsi, la transition vitreuse est préférablement qualifiée d’état de transition plutôt qu’une transition de phase . De plus, la transition vitreuse n’est pas réversible et est dépendante du temps, c’est-à-dire qu’elle est affectée par les conditions expérimentales telles que la vitesse de chauffage ou de refroidissement.

La transition vitreuse est généralement caractérisée par une modification rapide des propriétés physiques, mécaniques, électriques et thermiques du matériau.

La température de la transition vitreuse Tv, est la température qui caractérise cette transition.En effet, à Tv on a le passage de l'état vitreux a l'état caoutchouteux. La transition vitreuse n’a pas lieu à une température unique, mais sur une gamme de température. Pour cette raison, la Tv peut être déterminée en début, au milieu , comme à la fin de la transition.

Il y aussi des paramètres qui influencent la température de transition vitreuse. Les plus importants sont :

la composition chimique ;
la présence d’eau et les propriétés physiques.

Exemple sur la transition vitreuse modifier

Figure 1: transition vitreuse ( Tg=120°C) du tréhalose

Sur la figure 1 on a un exemple de la transition vitreuse du tréhalose qui est un disaccharide composé de deux molécule de glucose et c’est un sucre semblable au sucre qu’on utilise quotidiennement mais deux fois plus énergétique. La transition vitreuse Tg intervient à une température de ~~120°C

Structure modifier

Le verre est un matériau amorphe, c’est-à-dire non cristallin. De ce fait, il présente un désordre structural important. Sa structure microscopique est telle qu’il n’existe aucun ordre à grande distance dans un verre. Un verre peut même être vu comme un « réseau » tridimensionnel, semblable à celui d’un cristal, mais dans lequel seul l’ordre à courte distance est conservé.

Comparons, par exemple, la structure de la silice (SiO₂ ) cristalline (sous sa forme cristobalite) et celle de la silice vitreuse :

Représentation schématique bi-dimensionnelle de la silice cristalline (cristobalite).
Représentation schématique bi-dimensionnelle de la silice vitreuse.

Dans les deux cas, chaque atome de silicium est lié avec quatre atomes d’oxygène, formant ainsi des tétraèdres SiO₄ ; chaque tétraèdre pouvant être considéré comme une « brique » de l’édifice final. Mais tandis que la cristobalite peut être définie comme un empilement régulier de ces briques SiO₄, la silice vitreuse peut être considérée comme un empilement anarchique de ces mêmes briques SiO₄.

Diffractogramme de rayons X d’un mélange de deux composés : l’un vitreux et l’autre cristallin.

En raison de sa structure amorphe, les verres produisent, en diffraction des rayons X (DRX), un halo de diffusion, contrairement aux cristaux qui donnent des pics étroits et intenses.