Conception de verres innovants

« Verre le futur »

conception de verres innovants
  1. L'équipe
  2. Contexte
  3. Objectif
  4. Activité
  5. Collaborations
  6. Thèses
  7. Projet
  8. Articles

L'équipe

Enseignants-chercheurs:
Tanguy Rouxel
Fabrice Célarié

Compétence techniques:
Patrick Houizot        Elaboration et caractérisation des verres
Mickaël Le Fur        Etudes mécaniques
Vincent Burgaud      Instrumentation / Interfaçage
Hervé Orain             Elaboration et mise en forme des verres

Contexte

Cette équipe se trouve à la croisée des disciplines; chimie, physique, et d’abord mécanique. Les premiers travaux ont porté sur le problème de l’indentation. Nous nous sommes ensuite intéressés à l’origine physique des modules d’élasticité et à la synthèse de verres à haut modules (E>120 GPa) jusqu’en 2011, puis à la viscosité et à la différenciation entre verres « forts » et verres « fragiles » au sens de CA Angell jusqu’en 2013, année à laquelle l’équipe a été récompensée par l’attribution d’un budget Adv. Grant du conseil européen à la recherche. Au cours des cinq dernières années des progrès spectaculaires ont été réalisés dans le domaine de l’élaboration de matériaux avec des propriétés spécifiques. Ces dernières années, dans le cadre de l’ERC, centrée sur l’endommagement mécanique, nous recherchons des compositions présentant une meilleure résistance à l’endommagement mécanique de surface, plus tenaces, et propices à des couplages mécano-optiques et -électriques susceptibles de faciliter la relaxation des contraintes. Des résultats majeurs ont déjà été obtenus, en particulier quant à l’identification de compositions résilientes et à la synthèse de verres mécanoluminescents. L’équipe est également très impliquée dans la conception et la réalisation d’équipements d’essai mécanique très particuliers. Cette expertise unique ouvre la voie vers de nombreuses collaborations avec les meilleures universités au plan internationale, comme celle du Tohoku à Sendai, ou l’Otto Schott Institute à Jena.

verre

 

Objectif

« Recherche des paramètres structuraux (compositionnels) gouvernant les propriétés mécaniques du verre, afin de proposer des pistes pour atteindre des objectifs spécifiques (propriétés) »

mechanoluminescent glass

Ce thème recouvre un large spectre d’activités de recherche, de la synthèse de matériaux innovants (verres oxynitrurés, sans silice, carbonés, vitrocéramiques…), plus particulièrement avec des propriétés mécaniques exceptionnelles, à l’analyse structurale (la plupart du temps en collaboration), à la caractérisation mécanique (à l’ambiante, ainsi que sous haute pression et à haute température), et jusqu’à la recherche de lois de comportement mécanique.

color dependence with thermal treatment

 

Activité

  • Synthèse de matériaux innovants: verres, vitrocéramiques et composites à matrice vitreuse
  • Caractérisation structurale (principalement en collaboration)
  • Caractérisation mécanique et recherche des lois de comportement (y compris dans le cadre de couplages mécano-optiques et –électriques)
interface verre / diamant

Collaborations

Partenariats industriels:
Saint-Gobain, Arc International, Triefus (Asahi Diamond), Schott...

Coll. (articles et thèses en co-tutelles):
Univ. Tohoku (Verres métal.), TU Darmstadt (Verres SiOC), Otto-Schott Inst. Univ. Jena, RPI (NY), UFSCAR (Brésil)
 

Thèses

  • Influence de particule sur la trajectoire d'une fissure dans un matériaux fragile , Lacondemine Tanguy, 2015-2019
  • Synthesis and mechanical behavior of new glass/particles composites with innovative mechanical and functional properties by means of core-shell and sintering methods, Julien Moriceau, 2015-2018
  • Measuring fracture toughness of oxyde glasses , To Theany , 2015-2018
  • Mécanoluminescence de composites particulaires à matrice vitreuse, Dubernet Marion, 2014-2017
  • Verres et vitrocéramiques du système BaOTiO2SiO2 : élaboration, propriétés mécaniques et couplage mécanoélectrique, Mezeix Pierre, 2014-2017
  • MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF GLASS-CERAMICS FROM THE MgO-Al2O3-SiO2 SYSTEM FOR BALLISTIC PROTECTION, Sant’Ana Gallo Leonardo, 2013-2016
  • Understanding the structure and deformation of titanium-containing silicate glasses from their elastic responses , Scannell Garth, 2013-2016
  • Synthesis, structure, and mechanical properties of lead- and zinc-copper borate glasses, Yao Zhao Yue, 2012-2016
  • Indentation cracking of glass: role of the composition and reinforcement by diamond particles, Pathikumar Sellappan 2008-2011

Projet

2013-2018 ERC DAMREG Pushing the Frontier of Brittlness Damage Resistant Glasses
Project ID: 320506 Financé au titre de : FP7-IDEAS-ERC
Contact : Tanguy Rouxel

2018-2022 ANR Toughglasses, Increasing oxide Glasses resistanceto stress corrosion cracking, collaboration CEA Saclay (Cindy Rountree, Daniel Bonamy, Stephane Gossé)
Contact: Fabrice Célarié

 

Articles

Elastic properties and atomic bonding character in metallic glasses
Rouxel, T.; Yokoyama, Y.
American Institute of Physics EISSN: 1089-7550 2015
doi:10.1063/1.4926882

Evidence and modeling of mechanoluminescence in a transparent glass particulate composite
Dubernet, Marion; Gueguen, Yann; Houizot, Patrick; Célarié, Fabrice; Sangleboeuf, Jean-Christophe; Orain, Hervé; Rouxel, Tanguy
American Institute of Physics https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01219188 2015
doi:10.1063/1.4933331

Interaction between Deformation and Crack Initiation under Vickers Indentation in Na2O-TiO2-SiO2 glasses
Garth W Scannell, Denis Laille, Fabrice Célarié, Liping Huang, Tanguy Rouxel
Front. Mater. - Glass Science In Press
DOI: 10.3389/fmats.2017.00006

In situ crystallization and elastic properties of transparent MgO–Al2O3–SiO2 glass-ceramic
Leonardo Sant'Ana Gallo, Fabrice Célarié, Nathalie Audebrand, Ana Candida Martins Rodrigues, Edgar Dutra Zanotto and Tanguy Rouxel
Journal of the American Ceramic Society In Press Version of Record online: 21 FEB 2017
DOI: 10.1111/jace.14767

Elasticity and viscosity of BaO-TiO2-SiO2 glasses in the 0.9 to 1.2T(g) temperature interval
Pierre Mezeix, Fabrice Célarié, Patrick Houizot, Yann Gueguen, Francisco Munoz, Tanguy Rouxel
Journal of Non-Crystalline Solids, Elsevier, 2016, 445-446, pp.45--52.
DOI : 10.1016/j.jnoncrysol.2016.05.006

Structure and mechanical properties of copper–lead and copper–zinc borate glasses
Z. Y. Yao, D. Möncke, E. I. Kamitsos, P. Houizot, F. Celarie, T. Rouxel, L Wondraczek
Journal of Non-Crystalline Solids, Elsevier, 2016, 435, pp.55--68.
DOI : 10.1016/j.jnoncrysol.2015.12.005

Scalable and Formable Tellurite-Based Transparent Ceramics for Near Infrared Applications
Anne Bertrand, J. Carreaud, S. Chenu, M. Allix, E. Véron, J.-R. Duclère, Y. Launay, T. Hayakawa, C. Genevois, F. Brisset, Fabrice Célarié, P. Thomas, G. Delaizir
Advanced Optical Materials, 2016, 4, pp.1482--1486.
DOI : 10.1002/adom.201600230