Le verre anti-impacts prêt à révolutionner le marché

Impact-proof glass could be the next big step in safety, electronics, construction, and more. A team of researchers led by engineers from Tohoku University has introduced a study demonstrating a method to make impact-proof glass. This super durable material functions on a molecular level, enabling more resistance to shatter. Here’s everything you need to know about impact-proof glass and how it could revolutionize multiple industries moving forward.

Comment le verre se casse

Pour saisir pleinement le caractère monumental de cette recherche, il faut comprendre comment le verre traditionnel se casse. Lorsque la plupart des gens pensent à la rupture du verre, ils imaginent la force d’impact. Un objet dur ou en mouvement rapide frappe le verre et le fait se fragmenter dans les zones les plus faibles du matériau. C’est le type de rupture le plus courant et aussi l’un des plus dangereux, car il peut produire des éclats de verre tranchants projetés partout dans la zone.

Pression thermique

Une autre cause de la rupture du verre est les différences thermiques. Le verre doit être fabriqué d’une manière spécifique pour gérer correctement les dynamiques thermiques. Sinon, le matériau peut chauffer voire fondre dans les bonnes conditions, comme lors de la rentrée atmosphérique d’un vaisseau spatial.
Une autre cause de rupture thermique survient lorsque la surface accumule une couverture résiduelle, entraînant un chauffage inégal du verre. Si seule une zone précise d’une pièce de verre est chauffée ou gelée, cela peut provoquer une déformation et, finalement, une rupture sous les bonnes conditions.

Flexion

Les ruptures dues à la flexion et à la torsion sont plus fréquentes dans les scénarios de construction. Les constructeurs doivent tenir compte du mouvement de leurs structures sous le vent, selon les différentes conditions atmosphériques et températures. Une fenêtre mal installée ou mal conçue peut se briser soudainement sous la force de torsion d’un bâtiment lors d’une forte tempête ou d’un séisme.

Processus de fabrication interne

La dernière façon dont le verre se brise est due à un processus de fabrication interne défectueux. Il existe de nombreux types de verre, chacun nécessitant un mélange spécial pour garantir sa qualité. Si le mélange du verre est incorrectement réalisé pendant sa fabrication, cela peut entraîner un stress interne. Ce stress conduit à l’affaiblissement du matériau dans certaines situations.
Ce type de rupture est devenu plus fréquent avec la création de matériaux en verre laminé et trempé plus complexes. Dans certains cas, le mélange rend le verre faible dans une section particulière en raison de sa composition chimique plutôt que des forces externes. Cela est courant lorsque des forces thermiques sont appliquées.

Différents verres se cassent différemment

Les chercheurs comprennent depuis longtemps l’importance de concevoir du verre capable de résister à l’environnement pour lequel il est destiné. Ainsi, de nombreux types de verre sont désormais disponibles pour remplir les multiples fonctions qu’il assure.

Verre recuit

Le verre recuit est le type le plus couramment utilisé aujourd’hui. Sa conception existe depuis le plus longtemps et il se brise comme on peut s’y attendre, créant de gros morceaux tranchants et irréguliers. Le verre recuit a vu son utilisation diminuer de nos jours en raison d’alternatives plus sûres. Cependant, il reste le verre le plus facile, le moins cher et le plus largement produit aujourd’hui.

Verre trempé

Le verre trempé est un type spécial de mélange qui garantit que le verre se brisera en petits morceaux. Ce type de verre est considéré comme plus sûr que le verre traditionnel, car les éclats peuvent causer des blessures en agissant comme des couteaux volants lorsqu’ils se fragmentent. Des morceaux plus petits signifient moins de risque de lacérations graves.

Verre laminé

Le verre laminé reprend le concept du verre trempé et va plus loin. Ce type de verre repose sur plusieurs couches avec une fine plaque de plastique transparent entre elles. Cette structure permet au verre de devenir incassable. Le plastique maintient les fragments de verre ensemble, empêchant les gros morceaux d’être projetés dans un véhicule ou une pièce.

Une nouvelle compréhension du verre

Pendant des siècles, les chercheurs ont exploré des moyens d’améliorer la durabilité du verre et de réduire les dommages liés à la rupture. Jusqu’à récemment, la plupart de ces études se limitaient à des expériences et avancées en chimie et en science des matériaux. Cependant, cette dernière étude est la première à examiner la rupture du verre à un niveau moléculaire profond.
Les chercheurs souhaitaient acquérir une nouvelle compréhension de ce qui se passe lorsque les molécules de verre se séparent. Jusqu’à récemment, les optiques et l’équipement nécessaires pour mener une étude à ce niveau n’existaient pas. Plus précisément, les chercheurs devaient pouvoir suivre les molécules de verre lorsqu’elles se déplacent sur des intervalles de temps de l’ordre de la nanoseconde.

Étude sur le verre anti-impacts

Le document de recherche¹, publié dans la revue Acta Materialia, explore en profondeur le processus Johari–Goldstein (JG) au niveau atomique. Le processus Johari–Goldstein (JG) a été créé en 1969 pour décrire le comportement moléculaire des matériaux vitrés dans certaines conditions. À l’origine, il servait à expliquer la fusion du verre, mais au fil des décennies, il a été utilisé pour décrire de nombreux changements d’état du verre.
Les chercheurs ont utilisé cette théorie conjointement avec un modèle informatique spécialement conçu et une surveillance au niveau moléculaire des atomes afin de déterminer ce qui se passe exactement au moment de la rupture du verre. Ils ont découvert que les atomes du verre sautent vers de nouvelles positions sous la pression d’un impact ou d’une contrainte.

Source – Makina Saito