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Matière

Façonner le verre comme un polymère

Des scientifiques du Karlsruhe Institute of Technology (KIT) en Allemagne ont développé une technologie de mise en forme du verre de quartz qui permet de le manipuler et de le façonner comme un polymère.

Le verre de quartz obtenu par exemple par fusion du quartz possède des propriétés physiques et chimiques qui font son attrait : très grande transparence à la lumière visible, UV et infrarouge, résistant aux chocs mécaniques et thermiques, résistant aux attaques chimiques, aux rayons ionisants ainsi que des caractéristiques diélectriques et un faible coefficient de dilatation.

Alors qu’on fabrique habituellement les verres de quartz par fusion de quartz ou de silice à des températures de l’ordre de 800°C avant de les usiner ou de les tailler avec des lasers, les chercheurs du KIT procèdent par fabrication additive, en partant des particules de verres les plus petites possibles. Ainsi, ils mélangent des particules de verre de 40nm dans un polymère liquide. Le mélange est ensuite durci par chauffage ou exposition à la lumière. Le solide qui en résulte est composé à 60 % de verre et 40 % d’un polymère qui agit comme un liant retenant les particules de verre aux bons endroits et maintenant la forme générale.

Ce « Glassomer », comme les scientifiques l’ont baptisé, peut être fraisé, tourné, usiné au laser ou traité dans des machines à commandes numériques comme n’importe quel polymère conventionnel.

Pour récupérer un verre de quartz de grande pureté, il faut ensuite retirer le polymère. Cela se fait dans un four à 500-600°C. Le polymère se transforme en CO2 et laisse place à une pièce poreuse qui va être frittée à 1300°C. A cette température, la matière va se densifier laissant place à un solide dense, non poreux et fait de quartz très pur. Ce type de procédé est calqué sur celui qui existe par exemple en fabrication additive métallique (metal binder jetting).

Ce procédé de mise en forme permet non seulement la production de verre très pur façonnable librement mais en plus il est adapté à une production industrielle et «  moins cher, plus soutenable et plus efficace en matière énergétique que d’autres procédés de fabrication », explique le Dr. Bastian E. Rapp, à la tête du troupe de recherche interdisciplinaire NeptunLab. Par exemple, il ne nécessite pas l’emploi de produits chimiques très dangereux comme l’acide fluorhydrique souvent utilisé pour façonner le verre de quartz.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Les Techniques de l'Ingénieur

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