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ÉducationTranscription
00:00:00 Bonjour à tous, c'est la DG Ampas et le CLVRH vous souhaitent la bienvenue
00:00:06 à ce cinquième webinaire organisé dans le cadre des célébrations du bicentenaire de la lentille de Fresnel.
00:00:12 Ce webinaire est le dernier que nous organisons.
00:00:15 Nous avons souhaité marquer un petit peu ce bicentenaire
00:00:19 en plus des différentes manifestations qu'on a pu avoir dans toute la France et dans le monde,
00:00:25 le marquer régulièrement par des webinaires thématiques, ouvert à la fois au grand public
00:00:30 et en même temps qui permettent une émotion scientifique à cette invention.
00:00:35 Et nous remercions tout particulièrement le professeur Didier Roux de l'Académie des sciences,
00:00:41 que nous recevons aujourd'hui, qui va parler du grand spécialiste du verre,
00:00:46 notamment ancien directeur de recherche et développement à Saint-Gobain,
00:00:50 et qui va nous parler aujourd'hui du verre qui est le dernier élément des cinq webinaires thématiques autour du bicentenaire.
00:00:58 Quelques remarques très rapides sur l'organisation de ce webinaire.
00:01:02 Ce webinaire est interprété en français et en anglais.
00:01:08 N'hésitez pas à cliquer sur l'onglet "interpretation" pour avoir la version anglaise ou la version française.
00:01:16 Ce webinaire a vocation à être partagé, qui sera enregistré.
00:01:23 Il vous sera diffusé ensuite, une fois qu'il a un petit peu retravaillé, et il doit être interactif.
00:01:30 Donc n'hésitez pas à poser des questions et des réponses.
00:01:33 Pour ce faire, en bas de votre écran, vous avez un onglet "questions/réponses".
00:01:38 Vous pouvez poser vos questions en cours d'exposé,
00:01:43 et le professeur Didier Roux s'arrêtera régulièrement pour répondre aux questions s'il y en a.
00:01:49 Enfin, vous pouvez également utiliser le chat s'il y a des difficultés techniques ou autres.
00:01:54 N'hésitez pas à solliciter notre équipe de la DG EMPAT et du CMVRH,
00:02:00 si on peut vous aider à résoudre ces difficultés.
00:02:03 Voilà pour les aspects techniques.
00:02:05 Je vais maintenant laisser la main au professeur Didier Roux.
00:02:08 Merci beaucoup, nous avons hâte de vous écouter.
00:02:11 Merci Yves.
00:02:13 D'abord, je suis extrêmement heureux d'être parmi vous,
00:02:17 même si c'est de façon virtuelle, et de participer à la célébration de cette année importante sur Fresnel,
00:02:24 qui a fait des travaux merveilleux.
00:02:26 Évidemment, on a beaucoup parlé, et on continuera à parler de Fresnel.
00:02:32 J'en parlerai un peu dans ma conférence, mais elle est surtout centrée sur le verre comme matériau.
00:02:39 Avant que vous posiez des questions, je vous signale que je suis à Paris en ce moment,
00:02:45 mais le château que vous voyez dernier mois est un château qui appartient à la Académie des sciences.
00:02:49 Désolé Didier, j'ai juste un petit problème technique.
00:02:52 C'est que, comme c'est complètement français, vous n'avez pas cliqué, je dis ça notamment à des personnes,
00:02:58 vous n'avez pas cliqué sur le canal français.
00:03:01 Vous restez sur le canal normal.
00:03:04 Actuellement, comme c'est en français, vous n'avez rien sur le canal français, tout est en anglais.
00:03:08 Donc, je précise ça aux personnes qui nous ont interrogé.
00:03:13 Merci Didier.
00:03:15 Donc, cette photo.
00:03:16 Donc, je reprends.
00:03:18 Avant que vous posiez la question, le château qui est derrière moi,
00:03:21 c'est un château qui appartient à l'Académie des sciences,
00:03:24 et qui est le château d'Abadia, qui est juste un peu dans les hauteurs d'Andaï,
00:03:28 sur la corniche, dans un merveilleux endroit.
00:03:30 Vous voyez d'ailleurs la baie d'Andaï qui se défile derrière le château.
00:03:35 Et c'est un château dont je suis le conservateur.
00:03:38 C'est un château qui a été construit par Antoine d'Abadie,
00:03:42 en fait par Viollet le Duc, mais c'est Antoine d'Abadie qui l'a fait construire,
00:03:46 et qui a mis un observatoire.
00:03:50 En fait, c'est un château qui a eu comme vocation d'être un observatoire scientifique
00:03:55 autour de la géophysique, de l'espace, de l'astrophysique,
00:04:01 et a été actif jusque dans les années 1975 d'un point de vue des travaux scientifiques.
00:04:07 Voilà, pour ceux qui auront l'occasion de le visiter, n'hésitez pas à y aller,
00:04:11 c'est ouvert au public, prenez une visite guidée,
00:04:13 parce que c'est beaucoup plus intéressant de le visiter dans ces conditions.
00:04:17 Alors, je vais partager mon écran pour aborder la question
00:04:23 qui nous préoccupe aujourd'hui, qui est de parler du verre.
00:04:30 Alors le verre, c'est un matériau exceptionnel,
00:04:33 je pense que vous allez être déjà convaincus, mais je vais essayer de l'illustrer,
00:04:37 un certain nombre de ses propriétés, un peu d'histoire et un peu de science,
00:04:41 on va un peu mélanger tout ça.
00:04:42 Alors, je vais commencer par une vidéo, je vais couper ma vidéo pour que ça passe un peu mieux,
00:04:49 voilà, et je vais lancer la vidéo qui est une, je vous l'annonce,
00:04:54 et après j'en dirai deux mots, une publicité qu'a fait Saint-Gobain en Inde
00:04:59 pour illustrer une des propriétés du verre, peut-être la propriété la plus importante,
00:05:05 et je vous laisse découvrir cette vidéo qui va commencer dans quelques secondes.
00:05:09 [Vidéo]
00:05:22 [Vidéo]
00:05:47 Voilà, alors comme vous avez pu le voir, ça illustre, je passerai la suite tout à l'heure,
00:05:54 ça illustre la transparence du verre, qui est une propriété tout à fait exceptionnelle.
00:05:59 Posez-vous simplement la question, à part la matière plastique qui est apparue il y a maintenant
00:06:05 un peu plus d'une cinquantaine d'années et fabriquée en grande quantité,
00:06:09 donc qui est assez récente comme matériau, vous oubliez les matières plastiques,
00:06:13 posez-vous la question de qu'est-ce qu'il existe comme matériau transparent,
00:06:18 en particulier des matériaux minéraux transparents, et je pense que vous comprendrez pourquoi
00:06:22 le verre est tout à fait exceptionnel.
00:06:25 Si vous n'avez pas la réponse à cette question, on pourra me la poser ensuite dans le temps imparti aux questions.
00:06:31 Alors, le verre, il permet d'observer l'extrêmement lointain, l'espace,
00:06:38 les instruments utilisés par les astrophysiciens ont une composition exceptionnelle,
00:06:43 que ce soit un télescope ou des lentilles, ou une lunette d'observation,
00:06:48 le verre est évidemment l'élément absolument critique dans la qualité des images.
00:06:54 Ici, une photo du télescope Hubble, qui est évidemment la qualité du verre, la transparence,
00:07:01 et aussi sa qualité de surface, est absolument clé pour observer l'espace.
00:07:05 Mais c'est aussi possible de l'utiliser pour observer l'infiniment petit.
00:07:09 Vous avez ici une cellule qui est en train d'effectuer une séparation de cellules,
00:07:14 vous voyez les deux noyaux qui s'éloignent et les réseaux d'actin qui les repoussent.
00:07:18 Et bien sûr, pour faire cela, il faut utiliser des microscopes,
00:07:22 ici un microscope à fluorescence, et ces microscopes ont un très grand nombre de lentilles,
00:07:28 et la qualité des images obtenues, et donc la qualité du microscope,
00:07:32 sont directement liées à la qualité des lentilles qui sont faites en verre,
00:07:37 et qui permettent ces observations.
00:07:41 On va illustrer très rapidement quelques-unes des propriétés du verre,
00:07:45 et essayer de comprendre un peu comment et pourquoi ce verre a des propriétés exceptionnelles.
00:07:50 D'abord, la transparence.
00:07:52 Ici, je montre une maison qu'évidemment, en tant que directeur de la recherche et de l'innovation du groupe Saint-Gobain,
00:07:57 j'aimais bien, évidemment.
00:07:59 Le seul problème, c'est de ne pas avoir trop de voisins, compte tenu de la transparence de la maison.
00:08:05 Bien évidemment, les cathédrales avec leurs vitraux,
00:08:09 qui ont été une des très grandes utilisations au Moyen-Âge du verre,
00:08:13 de façon exceptionnelle, j'y reviendrai rapidement.
00:08:16 Et puis, ah, je redémarre ma vidéo, j'ai oublié de redémarrer la vidéo,
00:08:21 alors comme ça vous pouvez me voir.
00:08:23 Et évidemment, le verre est un matériau qui est utilisé depuis tout temps,
00:08:26 dans l'alchimie d'abord, et puis ensuite dans la chimie,
00:08:29 parce qu'il a des propriétés inertes tout à fait exceptionnelles vis-à-vis d'un très grand nombre,
00:08:33 pour ne pas dire de la quasi-totalité, des composants chimiques.
00:08:37 Et donc, ça permet de manipuler ces composants dans différents récipients.
00:08:42 Vous en voyez quelques-uns à l'écran.
00:08:46 Alors, vous voyez aussi que le verre peut tenir à des températures très élevées.
00:08:54 Ici, vous avez des plaques vitro-céramiques, j'y reviendrai tout à l'heure aussi,
00:08:59 et donc on a, par des modifications et des découvertes et des innovations,
00:09:03 permis au verre d'améliorer encore les propriétés qui existaient.
00:09:07 Alors là, vous avez une illustration que j'aime bien,
00:09:09 alors pour les Parisiens c'est assez facile, vous pouvez y retrouver ces miroirs,
00:09:17 dans le restaurant qui s'appelle La Perouse, qui est situé sur les quais de Paris,
00:09:23 et en étage, il y a des salons, et dans ces salons, ils ont gardé,
00:09:27 enfin en tout cas jusqu'à récemment, ils avaient gardé les miroirs d'origine,
00:09:30 et vous voyez que ces miroirs sont gravés, sont rayés.
00:09:33 Alors l'histoire dit, et je crois qu'il serait vrai,
00:09:36 que des hommes relativement puissants, c'était essentiellement des sénateurs
00:09:42 qui n'étaient pas très loin, invitaient leurs maîtresses dans ces salons
00:09:46 et leur offraient des diamants, et que ces dames profitaient,
00:09:52 vérifiaient la qualité du diamant en rayant du verre,
00:09:55 qui étaient donc ces miroirs qui étaient dans leur salle.
00:09:58 C'est pour ça que ces miroirs sont restés rayés, c'était une façon de tester,
00:10:02 si ce n'est la bonne foi ou la loyauté des sénateurs,
00:10:07 tout au moins de tester la réalité des cadeaux qu'ils faisaient.
00:10:12 Donc tout ça pour illustrer que le verre, il est rayé par le diamant, certes,
00:10:17 mais on ne le raye pas facilement.
00:10:21 C'est aussi un solvant, ça c'est un peu moins connu,
00:10:25 j'illustre ça par les déchets ultimes nucléaires,
00:10:28 qui sont solubilisés dans des matériaux vitreux,
00:10:32 avant de les encapsuler dans du métal pour ensuite l'enfouissement ultime,
00:10:38 parce que le verre est un bon solvant, même si c'est un solvant solide,
00:10:42 évidemment la solubilisation se fait à l'état liquide,
00:10:45 mais même si c'est un solvant solide, c'est un bon solvant.
00:10:48 Alors, en dehors de la transparence,
00:10:51 qui est une propriété liée à la question que j'ai posée tout à l'heure,
00:10:55 exceptionnelle, l'autre propriété tout à fait exceptionnelle,
00:11:00 que j'illustrerai peut-être un petit peu moins,
00:11:03 parce que j'ai une autre conférence sur les procédés verriers,
00:11:06 mais qui est absolument clé dans la compréhension des procédés verriers,
00:11:11 dans la mise en œuvre des procédés verriers,
00:11:14 c'est le fait que le verre a une viscosité,
00:11:17 vous l'avez ici illustré par ce graphe,
00:11:20 la lettre grecke "eta" nomme la viscosité,
00:11:26 et vous avez une échelle logarithmique à gauche,
00:11:29 et vous voyez qu'en fonction de la température,
00:11:32 cette viscosité varie continuellement sur une très grande plage de température,
00:11:37 environ 1000°C.
00:11:39 À basse température, il est pratiquement solide,
00:11:41 une viscosité très très grande,
00:11:43 et à haute température, à partir de 1000°C et en dessous,
00:11:46 il passe continuellement de l'état solide à l'état liquide,
00:11:50 en passant par l'état pâteux, visqueux,
00:11:58 et cela permet de manipuler le verre de façon extrêmement pratique.
00:12:05 Et une fois de plus, les procédés verriers utilisent cette propriété
00:12:08 de viscosité variable continuellement sur une grande plage de température
00:12:12 pour ce qu'on appelle faire du formage,
00:12:14 c'est-à-dire former des objets à partir du verre
00:12:17 dans lesquels, bien évidemment, les lentilles de Fresnel se situent.
00:12:23 Alors, ce verre, c'est un matériau qui présente une grande diversité,
00:12:33 y compris de couleurs.
00:12:35 On est capable de contrôler la couleur du verre,
00:12:37 j'y reviendrai dans un ou deux cas.
00:12:39 Ce qui est intéressant dans ce cas-là, dans le verre,
00:12:42 c'est qu'il est fait à partir d'un matériau extrêmement commun,
00:12:45 même le matériau le plus commun sur la Terre, la silice.
00:12:49 La silice, c'est avant tout des roches, c'est aussi le sable des plages.
00:12:55 C'est dans certains cas le quartz,
00:12:57 qui est la version monocrystalline de la silice,
00:13:00 assez rare et donc assez précieux.
00:13:02 Au passage, le quartz est transparent, le verre l'est aussi.
00:13:05 La seule différence, c'est que le verre, on peut le faire en très grande quantité
00:13:08 et on ne peut évidemment pas avoir du quartz
00:13:11 pour remplacer l'ensemble des utilisations du verre.
00:13:14 Je vous donne quelques pistes de réflexion sur la question que j'ai posée.
00:13:18 Alors, la différence entre le verre et le quartz,
00:13:21 elle est essentielle et très importante d'un point de vue scientifique.
00:13:25 À gauche, vous avez un réseau de quartz, c'est un cristal.
00:13:28 Vous le voyez aussi à droite dans les illustrations de microscopie électronique.
00:13:33 C'est un réseau régulier, c'est ce qu'on appelle un monocristal,
00:13:36 c'est-à-dire que les atomes sont répartis de façon totalement régulière dans l'espace
00:13:41 et forment un monocristal, c'est-à-dire des composés
00:13:47 qui sont difficiles à avoir en grande taille,
00:13:50 plus faciles à avoir en toute petite taille,
00:13:52 mais l'important c'est de les avoir en grande taille
00:13:54 et vous comprenez pourquoi c'est important, de nouveau, pour la transparence.
00:13:57 Alors, le verre, lui, il n'est pas du tout de la même structure,
00:14:02 c'est le même composé, la silice, alors en fait,
00:14:05 les silicates, peu importe pour les puristes et les chimistes,
00:14:09 c'est quand même fait à base de silice,
00:14:11 et ce verre à base de silice, il est désordonné,
00:14:15 c'est-à-dire que c'est un solide désordonné,
00:14:18 il n'y a pas d'ordre régulier des atomes de silicium et d'oxygène
00:14:22 comme dans le quartz, il est arrangé de façon,
00:14:26 comme dans un liquide, aléatoire.
00:14:29 Bien sûr, compact, mais désordonné.
00:14:32 Et c'est parce qu'il est désordonné qu'il a ces deux propriétés
00:14:36 tout à fait exceptionnelles, la transparence, je vais y revenir,
00:14:39 et une viscosité qui varient avec la température.
00:14:44 Donc, c'est sa structure qui lui donne ses propriétés
00:14:48 par rapport au cristal de quartz qui est difficile à produire en grande quantité.
00:14:53 Alors, deux mots sur la transparence.
00:14:55 Pourquoi est-ce que, alors que le quartz sous forme cristallin est transparent,
00:15:01 pourquoi le sable qui est formé de petits cristaux de quartz dispersés
00:15:07 et collés les uns aux autres, pourquoi il n'est pas transparent
00:15:11 alors que le verre, lui, est transparent ?
00:15:13 Alors, une façon très simple d'illustrer ça, c'est de comprendre que
00:15:17 si un monocristal est transparent, c'est parce qu'un cristal
00:15:22 comporte plusieurs indices de la lumière en fonction des directions
00:15:26 avec lesquelles on le regarde.
00:15:28 Mais quand il est sous forme monocristale, vous le voyez toujours dans une direction
00:15:32 et donc les rayons lumineux traversent en voyant à travers l'objet
00:15:38 un indice de la lumière constant qui est le même.
00:15:42 Par contre, si vous obtenez un polycristal, c'est-à-dire un ensemble de monocristaux
00:15:47 collés les uns aux autres, eh bien il existe ce qu'on appelle des joints de grains,
00:15:51 c'est-à-dire des défauts entre les différentes orientations des monocristaux
00:15:55 et l'indice, on le voit dans la slide suivante, l'indice de la lumière n'est plus homogène
00:16:02 et le rayon lumineux subit des diffractions à travers le cristal
00:16:07 et quand il a subi un grand nombre de diffractions, il perd sa capacité de transparence
00:16:12 et ce que vous voyez, c'est du blanc, qui est ce qu'on appelle la diffusion multiple,
00:16:18 c'est-à-dire un grand nombre de réfractions avec des rayons lumineux
00:16:22 qui ont suivi un chemin aléatoire, c'est aussi la raison pour laquelle les nuages sont blancs
00:16:26 alors que l'eau est transparente.
00:16:29 Donc le monocristal est transparent, mais par contre, un ensemble de monocristaux
00:16:33 qui est en général la façon dont les monocristaux se retrouvent en quantité,
00:16:37 sous forme de poudre, ne l'est plus.
00:16:40 Et évidemment, par comparaison, le verre qui est amorphe n'a un seul indice de la lumière
00:16:46 donc quelle que soit la direction que l'on prend, il est toujours homogène
00:16:50 par rapport au faisceau lumineux qui, lui, le traverse de façon sans aucune déviation
00:16:56 et c'est la raison de sa transparence.
00:16:59 Alors on peut l'illustrer, si vous voulez, chez vous, vous pouvez faire des monocristaux de sucre,
00:17:04 ce n'est pas très difficile, il faut faire cristalliser très lentement le sucre
00:17:08 dans une solution saturée en sucre, vous obtenez des monocristaux,
00:17:12 le sucre candy est un exemple de monocristal de sucre,
00:17:16 la poudre cristalline de sucre, le sucre en poudre ou les morceaux de sucre
00:17:20 qui sont faits de monocristaux de sucre sont blancs, comme les nuages,
00:17:24 pour la raison que j'ai expliquée, mais quand vous faites fondre le sucre,
00:17:28 avant de caraméliser, il devient de nouveau transparent,
00:17:31 comme c'est illustré sur ces photographies.
00:17:35 Voilà, c'est juste pour avoir l'illustration des effets optiques
00:17:38 que je viens de décrire extrêmement brièvement.
00:17:42 Voilà, et on retrouve les endroits où le faisceau lumineux voit un indice de réfraction homogène
00:17:49 et au contraire subit de nombreuses diffractions liées à l'inhomogénéité des indices du matériau.
00:17:57 Alors l'histoire, l'histoire est passionnante et merveilleuse.
00:18:00 D'abord, il existe du verre naturel, l'obsidienne en est un exemple,
00:18:05 fabriquée dans des volcans, et on obtient des verres,
00:18:09 quelques fois avec des cristaux à l'intérieur, je reviendrai sur cette illustration
00:18:13 dans un ou deux cas un peu plus tard.
00:18:16 L'histoire, elle est merveilleuse et telle que racontée par Pline l'Ancien.
00:18:20 Alors les historiens sont assez d'accord pour dire que cette histoire est probablement fausse,
00:18:25 comme beaucoup de mythes, mais elle est tellement belle que ça vaut le coup de la raconter.
00:18:30 Donc cette histoire, c'est la découverte du verre.
00:18:33 Comment a-t-on découvert le verre ?
00:18:35 Et qu'est-ce que c'est que le verre par rapport aux quartz dont je vous ai parlé tout à l'heure ?
00:18:39 Alors en fait, ce sont des phéniciens qui avaient des blocs de pierre dans leur bateau
00:18:44 qu'on appelait du natron, qui sont du carbonate de sodium,
00:18:48 et ces blocs de pierre servaient à lester leur bateau,
00:18:52 et ils étaient sur une plage autour de la Méditerranée,
00:18:55 et ils avaient fait un feu pour se nourrir le soir,
00:18:58 comme vous le voyez sur l'illustration qui est donnée,
00:19:00 et ce feu était de façon à pouvoir disposer correctement leur matériel,
00:19:06 ils l'avaient entouré, entre guillemets, de blocs de natron,
00:19:09 donc de carbonate de sodium, qui permettait de maintenir le matériel.
00:19:13 Et le feu était au milieu.
00:19:14 Et ce que vous voyez sur la gravure, c'est s'écouler un liquide du bord
00:19:20 où le feu est en contact avec le sable et le natron,
00:19:24 le sable c'est de la silice, le natron c'est du carbonate de sodium,
00:19:28 et le carbonate de sodium faisait fondre la silice à une température inférieure
00:19:34 à celle qui est nécessaire pour faire fondre le quartz,
00:19:37 et faisait un liquide vitreux qui, une fois refroidi,
00:19:40 était transparent ou à peu près transparent.
00:19:42 Et c'était du verre, bien évidemment,
00:19:45 parce que le verre est avant tout un mélange de silice additivé
00:19:49 de carbonate de sodium, le sodium est ce qu'on appelle un fondant,
00:19:53 permet d'abaisser la température de fusion de la silice
00:19:57 et fabrique un matériau qui ne cristallise pas en refroidissant
00:20:02 et au contraire garde une structure désordonnée,
00:20:05 c'est celle du verre dont je vous ai illustré les structures tout à l'heure.
00:20:11 Plin l'Ancien, dans son encyclopédie sur l'histoire naturelle,
00:20:16 décrit cette histoire qui est évidemment légendaire
00:20:20 et permet de donner au verre,
00:20:23 vous voyez on remonte à plusieurs milliers d'années,
00:20:26 la découverte du verre avant Jésus-Christ,
00:20:28 permet de donner au verre toute la richesse de son histoire
00:20:34 en commençant par son début.
00:20:36 Alors très rapidement, vous voyez que les procédés
00:20:40 qui consistaient à faire du verre en fusion,
00:20:42 à le faire refroidir mais pas trop,
00:20:45 le garder à une température de quelques centaines de degrés
00:20:47 pour faire ce qu'on appelle une paraison,
00:20:49 c'est-à-dire une boule de verre encore visqueux, très pâteux,
00:20:55 et évidemment utiliser la première des méthodes de formage
00:20:59 qui consiste à souffler à travers une baguette en fer,
00:21:05 de souffler ce verre pour lui donner une forme
00:21:09 et ça a été le début de la méthode de soufflage.
00:21:12 Cette gravure date de plusieurs milliers d'années avant Jésus-Christ
00:21:15 et illustre que le verre était un matériau déjà formé
00:21:20 il y a très longtemps, il y a 4000 ou peut-être 5000 ans.
00:21:24 Alors évidemment, c'était considéré comme au début,
00:21:29 à l'époque romaine par exemple, un objet de luxe
00:21:33 et c'est ce que dit la phrase de Sénèque
00:21:36 parce que ce n'était pas l'objet courant que l'on connaît à l'époque,
00:21:40 que l'on connaît maintenant parce qu'à l'époque, évidemment,
00:21:43 on savait faire du verre mais ça restait quelque chose de difficile à se procurer.
00:21:47 Alors les fours verriers, on en retrouve un peu partout
00:21:51 autour de la Méditerranée, les plus anciens,
00:21:53 ils bénéficiaient de la métallurgie,
00:21:57 c'est qu'on avait déjà compris qu'on pouvait augmenter les températures
00:22:00 et garder des températures élevées dans des objets fermés
00:22:03 en faisant du feu avec du bois essentiellement,
00:22:06 qui permettait de faire l'opération que je vais décrire un peu plus précisément,
00:22:09 mais grosso modo qui consiste à mélanger de l'acidis et un fondant
00:22:14 qui est essentiellement du carbone de sodium,
00:22:17 qui peut être aussi du carbonate de potassium.
00:22:19 Donc le verre, c'est du sable, de l'acidis,
00:22:22 le plus riche acidis possible,
00:22:24 de un fondant, la soude,
00:22:27 alors on l'appelle la soude, ce n'est pas vraiment de la soude,
00:22:29 c'est du carbonate de sodium,
00:22:32 et on rajoute très souvent et assez vite de la chaude,
00:22:36 c'est-à-dire du carbonate de calcium,
00:22:38 parce qu'on s'est aperçu qu'un peu de carbonate de calcium en plus
00:22:43 permettait de stabiliser le verre,
00:22:45 surtout vis-à-vis de l'action de l'eau.
00:22:47 Le verre, lorsqu'il est soumis à de l'eau, a tendance à fondre,
00:22:51 enfin à se dissoudre légèrement dans l'eau,
00:22:53 et s'il n'y a que la soude, c'est-à-dire du sodium
00:22:57 et du silicium et de l'oxygène,
00:23:00 le verre ne résiste pas énormément à l'eau.
00:23:03 Par contre, l'adjonction de carbonate de calcium
00:23:06 permet de stabiliser de façon beaucoup plus forte,
00:23:09 entre autres vis-à-vis de l'eau, ce verre.
00:23:11 D'ailleurs, pour ceux qui ne le savent pas,
00:23:13 quand vous passez vos verres dans la vaisselle
00:23:16 et que vous trouvez que les verres sont sales quand vous les sortez,
00:23:19 c'est-à-dire qu'ils sont légèrement opalescents,
00:23:22 vous pouvez faire tout ce que vous voulez,
00:23:24 ce n'est pas de la saleté, c'est que la surface du verre
00:23:28 s'est légèrement dissoute avec l'action de l'eau,
00:23:31 et pourtant il y a du carbonate de calcium,
00:23:33 mais quand même, c'est légèrement dissoute
00:23:35 et donc vous avez des irrégularités de la surface du verre
00:23:39 qui donnent cet aspect opalescent.
00:23:41 Donc ce qu'il faut faire, ce serait repolir vos verres
00:23:43 si vous voulez retrouver la complète transparence de vos verres neufs.
00:23:48 Alors, j'illustre de nouveau ça par une phrase de quelqu'un
00:23:53 qui est du XIXe siècle, qui a écrit un livre sur Saint-Gobain de l'époque
00:23:57 et qui est un membre de l'Institut,
00:24:00 et je trouve sa phrase très belle
00:24:02 parce qu'elle illustre assez bien ce qu'est le verre
00:24:05 en parlant de la vérité sur ce matériau,
00:24:09 en parlant que tous ces profonds mystères de Murano,
00:24:13 Murano fabriquait du verre en Italie,
00:24:15 c'était le précurseur des grandes vitres
00:24:18 et de tout un tas d'objets en verre fabriqués en Italie,
00:24:22 qu'ensuite la France a obtenu plus tard avec par exemple Saint-Gobain.
00:24:26 Donc voilà la vérité sur tous ces profonds mystères de Murano,
00:24:30 de la Bohème, parce qu'il y avait aussi le verre en Bohème
00:24:33 et le verre allemand,
00:24:34 et de Saint-Gobain, une glace,
00:24:36 donc une glace c'était des miroirs,
00:24:38 je reviendrai, mais la glace c'était le verre qu'on faisait pour faire des miroirs.
00:24:42 Une glace est un objet précieux tiré des matières les plus vulgaires,
00:24:47 parce qu'effectivement le sable, la chaux,
00:24:50 le carbonate de calcium sont des solides très courants dans la nature.
00:24:58 Et c'est ainsi qu'il a en somme décrit qu'avec ces matériaux en combinant,
00:25:04 on arrivait à faire un matériau tout à fait exceptionnel.
00:25:08 Alors, quelques mots sur la soude,
00:25:10 parce que c'est assez intéressant l'histoire de la soude,
00:25:13 et surtout c'était, comme vous l'avez vu,
00:25:15 un élément extrêmement important dans la fabrication du verre.
00:25:17 Donc la soude c'est en fait de l'oxyde de sodium,
00:25:22 de l'oxyde de disodium,
00:25:26 mais en fait il se présente souvent sous la forme de carbonate de sodium,
00:25:31 comme je vous l'ai dit c'est le cas du natron.
00:25:33 Alors le natron c'est la forme naturelle du carbonate de sodium,
00:25:37 mais ça ne suffisait pas le natron compte tenu de l'utilisation du verre
00:25:41 et sa montée en puissance au niveau des productions.
00:25:44 Il a fallu fournir des autres sources de sodium ou de potassium,
00:25:50 qui est à peu près équivalent pour une fondant,
00:25:52 pour fabriquer du verre.
00:25:54 Donc vous trouvez encore en Bretagne,
00:25:56 si vous vous promenez, vous avez tous vu ça en vous promenant sur la côte des Boîtons,
00:26:00 des fours à Goémon, parce qu'on fabriquait ce qu'on appelait les pains de sodium,
00:26:04 en brûlant du Goémon, les cendres qui restaient étaient très riches en sodium
00:26:09 et permettaient d'être l'additif qu'on mettait dans le verre.
00:26:12 Donc c'est une autre source de fabrication,
00:26:15 et là on est avant les progrès techniques de la chimie,
00:26:19 c'était une autre source d'utiliser des végétaux.
00:26:22 Alors c'était soit des fougères avec plus de potassium,
00:26:25 soit du Goémon avec plus de sodium,
00:26:27 c'était deux sources artificielles de fabrication en brûlant
00:26:31 et en récupérant les cendres de sodium ou de potassium.
00:26:36 Alors est arrivé, c'était un concours d'ailleurs de l'Académie des sciences,
00:26:39 qui avait fait un concours parce qu'on manquait de sodium,
00:26:42 et qui avait demandé à ce qu'il y avait un concours pour quelqu'un
00:26:46 qui inventerait un procédé pour fabriquer du sodium à partir du sel,
00:26:51 parce qu'évidemment, et donc du sel de mer, en grande quantité, NACL,
00:26:55 l'élément sodium existe dans la mer,
00:26:58 l'idée c'est comment on peut fabriquer du sodium sous forme de carbonate,
00:27:02 carbonate qui était la forme du sodium qu'il fallait pour fabriquer du verre.
00:27:05 Et c'est Leblanc, Nicolas Leblanc, qui a trouvé un procédé
00:27:09 qui passe par plusieurs étapes, une étape importante est l'utilisation
00:27:16 de l'acide sulfurique dans ces étapes, la première étape,
00:27:19 de façon à fabriquer ensuite du carbonate de sodium.
00:27:24 Ce procédé Leblanc a été utilisé longtemps,
00:27:26 Saint-Gobain d'ailleurs avait des usines qui permettaient de fabriquer
00:27:29 du carbonate de sodium et donc de l'acide sulfurique,
00:27:32 c'est une histoire intéressante, vous allez le voir dans l'étape suivante.
00:27:36 Mais, pas assez rapidement, ça a duré une cinquantaine d'années,
00:27:41 il est arrivé un procédé qui a révolutionné la fabrication du carbonate de sodium,
00:27:46 c'est le procédé Solvay.
00:27:50 Donc c'est Solvay qui a inventé, je viens de vous lire un message
00:27:59 qu'on m'a envoyé, je suis un peu rapide, donc je vais essayer de ralentir un peu.
00:28:03 Donc, Ernest Solvay a inventé le procédé Solvay qui permettait
00:28:09 de fabriquer du carbonate de sodium dans des conditions énergétiques surtout,
00:28:16 mais aussi de simplicité, sans utiliser l'acide sulfurique,
00:28:20 de façon bien plus efficace.
00:28:22 Et ça a été évidemment un procédé révolutionnaire, qui est toujours le même procédé
00:28:26 que nous utilisons aujourd'hui, que l'entreprise Solvay et d'autres
00:28:29 utilisent aujourd'hui pour fabriquer du carbonate de sodium,
00:28:34 et cela reste un procédé qui a déplacé complètement le procédé Leblanc.
00:28:42 Alors, une petite illustration de conversion industrielle intéressante.
00:28:48 Saint-Gobain avait des usines d'acide sulfurique et fabriquait des grandes quantités
00:28:53 d'acide sulfurique parce qu'il utilisait le procédé Leblanc.
00:28:57 Lorsque le procédé Solvay est arrivé, évidemment, il était préférable d'acheter
00:29:03 du carbonate de sodium à Solvay.
00:29:07 L'entreprise utilisait le procédé inventé par M. Solvay,
00:29:12 que de produire soi-même du carbonate de sodium qui n'était plus compétitif.
00:29:18 Et il restait ces grandes usines d'acide sulfurique, entre autres d'ailleurs
00:29:24 énormément améliorées lorsque Gay-Lussac était conseiller scientifique de Saint-Gobain,
00:29:29 il en a été aussi le président, et cet acide sulfurique n'était plus utilisé.
00:29:35 Alors, l'idée est venue, et c'est un bel exemple de conversion industrielle,
00:29:39 d'utiliser cet acide sulfurique pour fabriquer des sulfates, des superphosphates,
00:29:46 pardon, des phosphates, des superphosphates qui sont en fait des engrais.
00:29:51 C'était évidemment la fin du 20e siècle, la fin du 19e siècle,
00:29:56 et c'était le moment où il y avait une explosion de l'agriculture
00:29:59 et des besoins d'engrais importants, et Saint-Gobain a été pendant un certain temps
00:30:03 un très grand fabricant d'engrais pour l'agriculture, vous voyez ici des illustrations
00:30:09 publicitaires de cet engrais, parce qu'il a fallu recycler en quelque sorte
00:30:14 l'utilisation de l'acide sulfurique. Vous voyez, c'est ce que je prends comme
00:30:18 exemple d'une conversion industrielle due à l'évolution des marchés.
00:30:22 Alors, les marchés historiques du verre.
00:30:25 Évidemment, le verre que l'on fabriquait autour de la Méditerranée,
00:30:32 avant Jésus-Christ et à l'époque romaine, on va le dire, n'était pas très transparent.
00:30:38 Il était un peu, mais pas très. Il était coloré. Alors, il était coloré avant tout
00:30:43 à cause d'impuretés qui existaient dans le sable, mais il était aussi coloré
00:30:47 parce qu'on pouvait rajouter des impuretés pour commencer à faire quelque chose
00:30:51 qui s'est avéré extrêmement important, qui est de contrôler la couleur du verre.
00:30:56 Donc, il a été utilisé très rapidement comme un élément de décoration,
00:31:01 par exemple des bijoux, mais pas seulement. Évidemment, le verre est énormément
00:31:06 utilisé en architecture. C'est un matériau, le matériau favori des architectes
00:31:13 en général, et la transparence du verre est un élément extrêmement important
00:31:17 pour les architectes. Et puis, c'est un objet qui fabrique des objets utiles,
00:31:20 pour la cuisine, pour la chimie, tout un tas d'objets qui sont fabriqués en verre.
00:31:24 Ça, c'est lié à sa facilité d'être mis en forme, lié à cette viscosité variable.
00:31:31 Alors, vous avez ici l'illustration d'un vase de Portland en verre.
00:31:37 Vous avez ici l'illustration d'un vitrage. Alors, vous voyez, on a récupéré
00:31:41 des morceaux à Herculanum, dans une ville romaine. Vous voyez que le verre est vert.
00:31:46 C'est l'impureté qu'on trouve souvent dans le verre, c'est de l'oxyde de fer.
00:31:50 C'est ça qui donne la couleur verte au verre. C'était donc un carreau
00:31:55 qui permettait à la lumière de rentrer, même s'il n'était pas complètement transparent.
00:32:02 Voilà, bien évidemment, quelques illustrations. Le pavillon de l'exposition universelle
00:32:07 que Saint-Gobain avait fait tout en verre. Et puis, la pyramide du Louvre,
00:32:11 qui utilise un verre extrêmement transparent qu'on appelle le verre diamant.
00:32:16 Un verre qui avait d'ailleurs été spécialement fait pour la pyramide du Louvre
00:32:19 et qui n'est plus fabriqué. Donc, pour la petite anecdote, Saint-Gobain garde
00:32:23 des stocks de ce verre pour pouvoir remplacer, si elles sont cassées,
00:32:28 les carreaux de la pyramide du Louvre. Voilà, mais on ne fabrique plus aujourd'hui
00:32:32 des verres de la qualité de transparence de la pyramide du Louvre.
00:32:36 Alors, je vais peut-être m'arrêter là. S'il y a des premières questions,
00:32:40 ça fait un peu plus de 25 minutes que je parle, donc je vais laisser la parole
00:32:46 peut-être à Yves pour répondre à quelques questions s'il y a déjà quelques questions.
00:32:51 Y a une première question qui date du début, au moment de la transparence.
00:32:56 Quelle est la différence entre le verre et le cristal ?
00:32:59 Alors, je crois l'avoir expliqué. La question est peut-être venue avant que je n'explique.
00:33:04 Le cristal est transparent parce qu'il y a plusieurs indices de la lumière.
00:33:09 Alors, ce que j'appelle le cristal, c'est les monocrystaux, parce que quelquefois
00:33:12 dans le verre, on appelle cristal du verre au plomb, qui n'est pas vraiment un cristal,
00:33:16 qui est un verre. Mais sinon, le verre est cristal, il est fait de monocrystaux,
00:33:19 et ce monocrystal, il a des indices différents dans différentes directions.
00:33:23 Mais s'il est sous forme monocrystal, le rayon lumineux qui va tout droit
00:33:27 ne voit qu'un indice moyen unique et donc traverse et rend le verre transparent,
00:33:33 alors que s'il est sous forme polycrystal, il rencontre des indices différents
00:33:37 et ces joints de grains qui font la jonction entre différents cristaux
00:33:41 dans des orientations différentes diffractent la lumière.
00:33:44 Et au bout d'un certain nombre de diffractions, le système devient blanc,
00:33:48 ou en tout cas non transparent, ce qui explique la non transparence des cristaux
00:33:53 en général, sauf quand ils sont sous la forme de monocrystaux.
00:33:56 Et le verre qui lui est amorphé à un seul indice, lui, ne dévie pas la lumière
00:34:02 et donc permet la transparence par passage linéaire du faisceau lumineux.
00:34:08 Et la deuxième question, vous y répondrez peut-être plus tard,
00:34:15 c'est comment peut-on alléger le verre ?
00:34:18 Ah, non, c'est un sujet...
00:34:21 Le verre a une densité effectivement de l'ordre de 1,4 à 1,5.
00:34:27 Alors le verre, on ne peut pas l'alléger tant que ça.
00:34:32 C'est un matériau compact, solide.
00:34:35 La seule façon d'alléger le verre, c'est d'y mettre des bulles.
00:34:38 Mais si vous émettez des bulles, vous allez perdre,
00:34:40 parce que l'air ayant un indice de 1, quand un verre qui est plein de bulles
00:34:44 a des qualités optiques qui n'ont rien à voir avec la transparence du verre normal.
00:34:48 Donc on n'allège pas réellement le verre.
00:34:52 On peut l'alléger après, quand il est monté dans un dispositif.
00:34:56 Le plus simple, c'est d'avoir le verre le plus mince possible
00:34:59 avec soit de l'air entre ou des matériaux légers entre.
00:35:04 La question se pose, je vous donne un exemple pratique,
00:35:07 dans les pare-brises d'automobiles.
00:35:09 Les fabricants d'automobiles aimeraient qu'il y ait des pare-brises
00:35:13 et des vitres plus généralement arrière et sur les côtés,
00:35:17 le plus léger possible,
00:35:20 parce que les automobiles n'aiment pas beaucoup d'avoir du poids,
00:35:23 surtout du poids en hauteur,
00:35:25 pour des raisons à la fois énergétiques et de tenue de route.
00:35:31 Donc la question se pose de comment faire des pare-brises
00:35:34 le plus mince possible.
00:35:35 J'aborderai un peu la question.
00:35:37 Mais ce n'est pas facile d'alléger du verre.
00:35:39 On ne sait pas faire de verre d'indice de -1, 1,5,
00:35:43 sans les artifices que je viens de décrire.
00:35:50 OK ?
00:35:52 S'il n'y a pas d'autres questions, je continue ?
00:35:55 Oui, allez-y.
00:35:57 Bon, voilà.
00:35:58 Autre illustration d'objets un peu plus exotiques en verre,
00:36:02 c'est des meubles qui ont été faits par un designer,
00:36:06 M. Coulon,
00:36:07 qui a été fait en verre de sécurité,
00:36:09 en verre de qualité,
00:36:10 en sécurité par la marque pour faire des pare-brises,
00:36:12 parce qu'évidemment, on ne veut pas que le verre se casse.
00:36:15 J'ai une petite anecdote à ce sujet-là
00:36:17 que j'expliquerai un peu plus tard.
00:36:19 Voilà.
00:36:20 Alors, quelques mots sur la couleur.
00:36:22 Comme je vous l'ai dit,
00:36:23 vous voyez ici sur la gauche des bijoux faits en verre,
00:36:26 avec des couleurs.
00:36:28 On jouait sur les impuretés pour essayer de commencer
00:36:32 à contrôler les couleurs.
00:36:33 Ou à droite, une illustration de tasse colorée,
00:36:37 là aussi où très rapidement,
00:36:39 les artisans ont appris à contrôler,
00:36:41 si c'était contrôler, en tout cas améliorer
00:36:43 ou sélectionner les couleurs du verre.
00:36:46 Voilà quelques autres illustrations sur la capacité du verre
00:36:49 à être coloré, indépendamment évidemment
00:36:52 de ce que nous avons vu tout à l'heure,
00:36:55 qui sont…
00:36:56 Je crois que je reviens un peu en arrière.
00:36:59 Voilà, vous avez encore l'illustration de quelques couleurs,
00:37:01 et qui sont les vitraux.
00:37:04 Je crois que j'en parlerai un peu après,
00:37:05 mais de toute façon, nous avons déjà vu ça.
00:37:08 Alors ici, il s'agit de quelque chose d'extrêmement intéressant.
00:37:13 Vous avez une coupe, qui a été la coupe de ligure,
00:37:16 qui est colorée, comme vous le voyez,
00:37:17 mais de façon différente selon qu'on la regarde
00:37:20 en réflexion ou en transparence.
00:37:22 Quand on met la lumière à l'intérieur, elle est rouge,
00:37:24 et quand on met la lumière à l'extérieur,
00:37:26 qui se reflète sur la coupe, elle est plutôt verte.
00:37:30 Cette couleur n'est pas due à une impureté,
00:37:32 enfin, ce n'est pas dû à un métal
00:37:35 qui est ionisé de façon colorée,
00:37:38 comme la plupart des couleurs du verre.
00:37:40 C'est dû à quelque chose…
00:37:41 Elle est très ancienne, c'est ça qui est intéressant,
00:37:43 elle date du IVe siècle.
00:37:44 Ce qui est intéressant, c'est qu'elle est faite
00:37:47 comme sont faits des verres relativement récents,
00:37:50 qu'on appelle les verres rubis,
00:37:51 qui sont faits par la précipitation
00:37:54 de nanocrystaux de métal, de cuivre ou d'or.
00:37:59 Vous avez ici à droite ce petit cristal
00:38:02 qui est dans une enveloppe amorphe de verre.
00:38:06 Vous voyez que c'est un cristal qui est de quelques nanomètres,
00:38:09 en cuivre, dans l'illustration par microscopie électronique à droite.
00:38:13 Et ça donne ce qu'on appelle des quantum dots.
00:38:18 Alors, j'ai un slide là-dessus parce que,
00:38:21 comme vous le savez peut-être,
00:38:23 le prix Nobel de chimie de cette année
00:38:29 a été donné à trois chimistes
00:38:31 qui n'ont pas découvert,
00:38:34 mais qui ont expliqué l'existence des quantum dots,
00:38:38 permis de les fabriquer et de contrôler leur couleur.
00:38:42 Donc c'est le prix Nobel de chimie de cette année.
00:38:44 Alors qu'est-ce que c'est qu'un quantum dot ?
00:38:46 C'est un tout petit morceau de cristal
00:38:48 qui est nanométrique, vous voyez quelques nanomètres,
00:38:51 et dont la taille fait changer la couleur.
00:38:54 Pourquoi la taille fait changer la couleur ?
00:38:56 Ça, ça a été compris par ces gens-là il y a déjà quelques années,
00:38:59 mais à l'époque, on faisait du verre rubis,
00:39:02 on ne savait évidemment pas la raison pour laquelle on avait les couleurs.
00:39:06 C'est parce qu'il y a ce qu'on appelle des placements de surface,
00:39:09 c'est-à-dire des résonances d'électrons de ce métal.
00:39:12 Vous savez que dans un métal, les électrons sont délocalisés,
00:39:15 donc à la surface, vous avez des réseaux d'électrons
00:39:19 ou des phonons d'électrons qui se promènent autour de la surface
00:39:24 et qui entrent en résonance avec la lumière
00:39:27 et qui permettent d'absorber des longueurs d'onde de la lumière
00:39:29 différentes en fonction de la taille des quantum dots.
00:39:32 Donc avec le même quantum dot,
00:39:34 si vous contrôlez sa taille, vous contrôlez aussi la couleur
00:39:37 de ce quantum dot ou son émission dans le cas des quantum dots fluorescents.
00:39:42 Alors vous voyez que c'est très intéressant,
00:39:44 ça a valu le prix Nobel de chimie à ces trois personnes,
00:39:48 alors celle du milieu qui est un russe.
00:39:52 En fait, ce qui est très intéressant, c'est donc Alexis Ekimov
00:39:57 a été amené à découvrir en quelque sorte le premier des quantum dots
00:40:03 et à expliquer ce que c'était en se posant la question de la coloration des verres.
00:40:08 Il ne comprenait pas pourquoi des verres de même composition,
00:40:12 qui avaient donc du cuivre, je pense que c'était du cuivre dans son cas,
00:40:15 pouvaient avoir des couleurs différentes.
00:40:17 C'est là qu'il a compris qu'il y avait des nanoparticules,
00:40:20 mais que la couleur était due à la taille des nanoparticules
00:40:23 et donc il était le premier à décrire les quantum dots
00:40:26 comme étant ces objets que je viens de décrire.
00:40:29 Ensuite, vous avez Louis Bruss qui a été le premier
00:40:34 qui a fabriqué artificiellement en chimie des quantum dots
00:40:38 et puis c'est un français d'ailleurs, Moundi, un franco-marocain,
00:40:42 Moundi Bawandi, qui est prof au MIT,
00:40:45 qui lui a été le premier qui a montré qu'on pouvait les fabriquer en grande quantité.
00:40:49 Ces quantum dots ont maintenant des applications importantes autres que de colorer.
00:40:53 Alors je reviens sur la coloration du verre pour cette illustration,
00:40:58 notamment des magnifiques vitraux,
00:41:00 qui, comme je le rappelle, l'importance des vitraux est arrivée au Moyen-Âge
00:41:06 et c'est arrivé au moment où le gothique a été capable d'ouvrir,
00:41:11 de raison architecturale,
00:41:13 d'ouvrir des pans assez lumineux dans les églises
00:41:17 et de les décorer avec du matériau coloré, transparent,
00:41:21 qui étaient donc ces verres colorés qui permettaient de faire ces vitraux.
00:41:24 Alors une anecdote importante, une connaissance importante,
00:41:28 dans une cathédrale, le prix des vitraux pouvait être de l'ordre de la moitié du prix de la cathédrale.
00:41:35 C'est juste pour vous dire l'importance qu'avait le verre
00:41:38 et le coût qu'avait le verre au XIIe et surtout au XIIIe et XIVe siècles,
00:41:43 qui sont les siècles où on a vu le plus l'utilisation de vitraux.
00:41:47 Alors comment contrôle-t-on les propriétés du verre ?
00:41:51 La première et la plus importante, y compris pour nous, avec les lentilles de Fresnel,
00:41:55 c'est le fait que le verre permet de contrôler les rayons lumineux
00:41:59 et de faire de l'optique et donc d'inventer et de découvrir des appareils scientifiques nouveaux.
00:42:06 Alors il y en a un qui est très connu et ça va nous amener aux lentilles de Fresnel,
00:42:10 c'est celui, vous voyez ici une illustration d'une expérience de Lavoisier
00:42:17 qui avec des très grosses lentilles arrivait à obtenir des températures
00:42:21 par concentration de la lumière du soleil, des températures extrêmement élevées
00:42:26 permettant de brûler des objets ou d'amener des matériaux à des températures
00:42:30 bien supérieures à ce que l'on pouvait faire autrement.
00:42:34 Alors en fait, Lavoisier n'a pas été le premier à avoir idée de ça,
00:42:38 il y a évidemment les fameux miroirs ardents d'Archimède
00:42:44 qui sont décrits et qui ont fait couler beaucoup d'encre.
00:42:47 L'idée étant de concentrer sur des distances relativement importantes les rayons lumineux.
00:42:55 Donc voilà le principe.
00:42:56 Alors j'ai mis un peu d'aberration parce que ça va être important pour nous
00:43:00 avec les lentilles de Fresnel.
00:43:02 Alors Fresnel bien sûr, mais là ce n'est pas une illustration de Fresnel,
00:43:06 c'est une illustration de Buffon.
00:43:08 Alors c'est très intéressant de relire comment ils ont été découverts,
00:43:13 ce qu'on a appelé les lentilles à échelon qui ont donné les lentilles de Fresnel.
00:43:17 En fait, le premier qui a proposé de faire des lentilles de ce type, ça a été Buffon.
00:43:23 Et Fresnel ne le savait pas d'ailleurs au début, je vais en dire deux mots tout à l'heure.
00:43:28 Et l'idée c'était plutôt que de faire des lentilles massives
00:43:33 qui absorbaient beaucoup la lumière parce que le verre n'était pas complètement transparent,
00:43:37 l'idée c'est de garder, que vous savez très bien, la forme de la lentille,
00:43:43 mais évidemment sur des épaisseurs beaucoup plus faibles,
00:43:46 et ça a donné les lentilles à échelon, et qui ont ensuite donné les lentilles de Fresnel.
00:43:51 Alors voilà.
00:43:53 Il y a eu une autre idée, c'est due à Fresnel, en fait pas tout à fait.
00:43:57 Là encore Fresnel s'est fait un peu devancer sans le savoir, par Condorcet,
00:44:02 parce que c'est Condorcet qui dans un texte a suggéré de faire non pas en un bloc,
00:44:07 comme le suggérait Buffon, extrêmement difficile à faire,
00:44:10 mais de le faire par morceaux, ce qui permet la réalisation beaucoup plus facile.
00:44:15 Condorcet avait suggéré cette idée par rapport à Buffon avant que Fresnel ne le fasse.
00:44:20 Donc il a donné des lentilles de Fresnel telles que vous les connaissez.
00:44:24 Alors c'est important de reprendre l'histoire parce que vous avez un texte
00:44:28 dans les comptes rendus de l'Académie des sciences, un texte de Fresnel,
00:44:32 qui explique la situation.
00:44:34 Il dit "c'est M. Charles qui m'avertit que cette invention" – il parle des lentilles de Fresnel –
00:44:38 "n'était pas nouvelle et qu'il me montra le chapitre supplémentaire à l'histoire naturelle
00:44:43 où il en est question".
00:44:44 Donc c'est bien Buffon le premier qui avait suggéré l'idée.
00:44:47 Alors il a ensuite cette phrase magnifique
00:44:50 "ayant ainsi perdu une partie de ce que j'avais imaginé,
00:44:53 on m'excusera d'apporter quelques soins à conserver le peu qui me reste,
00:44:57 surtout quand c'est précisément ce qui rend l'invention exécutable en grand".
00:45:01 Et il parlait essentiellement de le faire par morceaux.
00:45:04 Malheureusement pour lui, Condorcet avait déjà proposé l'idée.
00:45:08 Par contre ce qu'a fait Fresnel, c'est qu'il a réalisé Buffon comme Condorcet,
00:45:13 c'est resté théorique ce qu'il a raconté, c'est-à-dire ils n'ont pas réalisé d'objet.
00:45:18 Le premier qui a réalisé un objet qui marchait en grande majorité,
00:45:21 c'est évidemment Fresnel et on lui doit tout le mérite.
00:45:24 Alors voilà quelqu'un qui a redécouvert une découverte précédente faite par d'autres,
00:45:29 mais qui a permis, et c'est heureux, leur réalisation et le complément.
00:45:34 Alors l'histoire est toujours très jolie,
00:45:37 parce qu'évidemment il lui a fallu trouver des verriers pour fabriquer ces éléments
00:45:42 qui restaient compliqués à fabriquer séparément.
00:45:45 Alors il s'est adressé à la verrie de "Choisis le Roi" et ça a été un échec.
00:45:49 La qualité du verre que faisait "Choisis le Roi"
00:45:52 ne permettait pas d'obtenir des lentilles de Fresnel de bonne qualité.
00:45:55 Il s'est donc adressé à la manufacture de Saint-Gobain.
00:45:58 Je vous rappelle que la manufacture de Saint-Gobain existe depuis l'année 1665,
00:46:04 on est maintenant donc à plus de 300 ans d'existence de la manufacture de Saint-Gobain.
00:46:13 Et à l'époque elle était déjà bien établie,
00:46:16 donc on parle des milieux du 19ème siècle,
00:46:19 et par verre coulé, la manufacture de Saint-Gobain,
00:46:23 qui maîtrisait très bien le procédé puisqu'elle l'avait inventé dès le début du 18ème siècle,
00:46:28 lui a permis de fabriquer des verres de qualité par morceau pour fabriquer les lentilles de Fresnel.
00:46:35 C'était un marché intéressant et important,
00:46:37 parce que comme vous le savez ça s'est développé partout en France,
00:46:40 mais aussi dans le monde, l'utilisation de ces verres pour faire des phares de qualité.
00:46:45 Et il y a eu très vite de la concurrence.
00:46:48 En France d'abord avec la verrerie de Prémontrez,
00:46:51 qui a ensuite été acquise par Saint-Gobain à un moment donné,
00:46:54 et bien sûr il y avait nos amis les Anglais,
00:46:57 qui étaient évidemment une grande nation maritime,
00:47:01 et qui avait beaucoup de phares, et qui étaient en retard.
00:47:04 Et les Anglais sont restés en retard assez longtemps,
00:47:07 ce qui fait que même en 1930, à peu près un siècle,
00:47:11 la France avait une sorte de monopole, pas tout à fait un monopole,
00:47:15 mais qui faisait partie en particulier des optiques de plus de 10 miles,
00:47:21 était en général française, parce que les Français maîtrisaient
00:47:25 cette capacité de fabriquer les éléments en verre de la lentille de Fresnel.
00:47:29 Voilà, donc c'est une belle histoire.
00:47:31 Alors au passage, c'est grâce aux commandes de l'État,
00:47:34 les phares et évidemment les phares et les balises,
00:47:37 que les industriels français devaient ce monopole.
00:47:43 Pas ce monopole, mais disons cette avance technologique.
00:47:46 Voilà, alors de façon un peu, je vous rends compte de l'anecdote,
00:47:49 parce qu'encore elle est intéressante, il s'avère que je préside
00:47:52 le conseil d'administration d'un gros institut de recherche à Chypre,
00:47:55 le Cyprus Institute, et j'en suis le président du conseil d'administration.
00:48:00 Et cet institut qui s'occupe entre autres d'énergie renouvelable,
00:48:06 liée à la Méditerranée, puisqu'il se situe à Chypre,
00:48:10 a développé une technique de collecteur solaire pour faire de l'énergie solaire
00:48:15 avec des lentilles de Fresnel, avec l'équivalent, c'est-à-dire des miroirs
00:48:19 qui concentrent la lumière sur un tube dans lequel il y a un liquide
00:48:22 qui est chauffé à haute température et qui permet ensuite de fabriquer
00:48:25 de l'électricité, par exemple.
00:48:28 Donc vous voyez que le monde est petit et que les lentilles de Fresnel
00:48:32 sont utilisées dans d'autres applications que les phares et les balises.
00:48:36 Quelques autres anecdotes sur l'optique qui est évidemment extrêmement important.
00:48:42 Le début de l'optique s'est fait en Arabie par un grand savant,
00:48:48 Al-Ikman, et puis évidemment l'effet loupe a été reconnu assez tôt,
00:48:55 qui a conduit à fabriquer des lunettes.
00:49:01 Au temps des Romains, les lunettes étaient faites plutôt en émeraude.
00:49:04 On prenait des pierres précieuses que l'on taillait pour faire des lentilles.
00:49:09 Évidemment, l'arrivée du verre a révolutionné la capacité de fabriquer des lunettes.
00:49:16 Alors, une autre propriété importante du verre, je fais juste attention à l'horaire,
00:49:21 j'en ai un peu de temps, c'est la résistance mécanique.
00:49:25 Alors à gauche, vous avez une photo qui date des années 1930,
00:49:30 en 1929 exactement, la date est marquée sur l'ardoise en bas à droite.
00:49:35 Vous avez deux chercheurs du Centre d'Enchère de Saint-Gobain qui montrent
00:49:38 qu'une plaque de verre résiste en se mettant, avec cette photo qui illustre
00:49:43 les propriétés mécaniques d'une feuille de verre.
00:49:45 À droite, vous avez la même chose, un peu plus impressionnant.
00:49:48 Vous voyez le verre, je ne sais pas si vous le voyez ici avec mon écran,
00:49:53 vous avez une plaque de verre qui est située sur une grue,
00:49:57 et vous avez trois éléphants et trois personnes qui se situent sur un plateau
00:50:03 qui est supporté entre guillemets par cette plaque de verre
00:50:06 pour montrer les propriétés mécaniques.
00:50:09 Le verre, ça résiste, c'est ça le message qu'il faut faire passer.
00:50:14 Mais, comme vous le savez, ça résiste, mais quand ça casse,
00:50:18 ça fait des morceaux qui peuvent être extrêmement dangereux.
00:50:21 Alors, il y a eu des améliorations qui ont été découvertes,
00:50:24 j'en décris deux, pour augmenter la résistance du verre
00:50:27 et puis éviter le côté dangereux du verre cassé qui peut couper,
00:50:32 évidemment, des personnes.
00:50:35 Alors, la première amélioration, ça a été de faire ce qu'on appelle
00:50:39 le verre trempé, c'est une invention de Saint-Lobain qui consiste
00:50:42 à augmenter fortement la compression et la tension du verre
00:50:49 par un refroidissement brutal des surfaces.
00:50:52 Donc, ça consiste à tremper du verre encore chaud dans un liquide froid
00:50:56 ou de l'air pulsé froid qui permet de faire que par les différences
00:51:01 de dilatation, on crée des compressions et des tensions
00:51:04 qui renforcent les capacités mécaniques du verre et permettent
00:51:07 de le casser, comme vous le voyez ici, de façon relativement homogène,
00:51:10 ce qui diminue aussi sa dangerosité.
00:51:13 Voilà, le verre trempé est utilisé dans plein d'applications,
00:51:18 des vitres certes, des vitres en triéfraction,
00:51:21 mais aussi évidemment des matériaux où on ne veut pas que le verre
00:51:24 se casse trop facilement, vous voyez ici un escalier comme illustration.
00:51:28 Alors, une petite illustration qui est très importante,
00:51:30 parce que vous ne le savez peut-être pas, mais dans les téléphones portables
00:51:35 que vous utilisez tous les jours ou les tablettes numériques,
00:51:39 vous avez un verre extrêmement mince, je reviendrai un tout petit peu
00:51:42 tout à l'heure, et il faut aussi le faire en verre trempé parce que
00:51:46 ce verre se casserait beaucoup trop facilement, déjà qu'il se casse,
00:51:49 il se casserait beaucoup trop facilement s'il n'était pas en verre trempé.
00:51:52 Et compte tenu que c'est du verre extrêmement mince, on ne peut pas le faire
00:51:55 par un refroidissement rapide, parce qu'évidemment il serait refroidi
00:51:58 rapidement dans l'ensemble du volume compte tenu de son épaisseur
00:52:03 qui est très faible. Alors on fait ce qu'on appelle un trempage chimique.
00:52:06 Et pour créer ces tensions et cette compression, ce qu'on fait,
00:52:10 c'est qu'on prend un verre très mince, donc fabriqué un verre qu'on appelle
00:52:13 sodocalcique, classique, avec du sodium et du calcium et de la silice,
00:52:17 et puis on le trempe dans un liquide ou de l'eau en général,
00:52:22 où il y a des ions qui sont un peu plus gros que le sodium ou le potassium.
00:52:26 Et il y a ensuite un échange à la surface des ions, et ces ions qui sont
00:52:29 un peu plus gros rentrent à l'intérieur de la surface et rentrent par la surface.
00:52:34 Comme ils sont plus gros, ils créent une compression qui crée ensuite
00:52:39 la tension à l'intérieur. Donc c'est équivalent à un trempage en température,
00:52:45 mais c'est ce qu'on appelle un trempage chimique par échange d'ions
00:52:48 à la surface du verre. Et c'est ce type de transformation que vous avez
00:52:52 dans les verres ultra minces qui permettent d'être mis dans les téléphones portables
00:52:59 et les tablettes numériques. Alors ça a donné, c'est l'entreprise Corning
00:53:04 qui a fait ça de façon extrêmement impressionnante, parce que c'est Corning
00:53:07 qui a développé le procédé pour faire des verres ultra minces,
00:53:11 qui est ce qu'on appelle le verre Gorilla. Vous comprenez pourquoi,
00:53:15 parce qu'il faut une résistance mécanique assez forte. Alors je crois que j'ai
00:53:18 une petite illustration avec une vidéo. Je vais peut-être la passer.
00:53:22 J'arrête ma vidéo. Voilà, d'un test fait avec du verre Gorilla.
00:53:27 C'est ce qu'on appelle la goutte tombante. Vous faites tomber au ralenti,
00:53:33 vous voyez en ralenti, sur du verre très mince, et vous testez sa résistance physique.
00:53:39 Je vais passer sa vidéo et remettre la mienne de vidéo.
00:53:55 Alors l'autre procédé que je décris pour contrôler les propriétés mécaniques
00:53:59 du verre, c'est le verre Securit, c'est-à-dire qu'on met du verre,
00:54:05 on met une plaque de PVB, de matière plastique transparente,
00:54:09 entre deux plaques de verre, pour éviter, c'est ce qu'on a typiquement
00:54:13 dans les pare-brise, pour éviter que le verre n'éclate en morceaux
00:54:17 et ne blesse les personnes. Alors l'histoire, elle aussi,
00:54:19 elle est intéressante. C'est un monsieur, un chimiste,
00:54:23 qui s'appelait Édouard Bénédictus, qui en fait, par une expérience,
00:54:28 alors ça décrit souvent l'histoire des inventions et des innovations,
00:54:32 qui est un sujet qui me passionne. J'ai eu d'ailleurs la chaire
00:54:35 du Collège de France sur l'innovation technologique,
00:54:37 où je raconte tout un tas d'histoires d'innovations et d'inventions.
00:54:42 Et là, on voit encore ce qu'on appelle la sérendipité,
00:54:45 c'est-à-dire comment par hasard on fait des découvertes importantes.
00:54:48 Donc, il était chimiste, il travaillait sur le collidon,
00:54:52 et il mettait dans des récipients de verre, comme tout chimiste le fait,
00:54:56 sa préparation. Et un jour, son récipient lui a échappé,
00:55:02 et c'était un récipient dans lequel il y avait plusieurs fois fabriqué
00:55:05 des mélanges de colloidon, et là, le matériau est tombé,
00:55:12 donc le récipient est tombé par terre, il s'est cassé,
00:55:15 mais il a vu que les morceaux de verre restaient collés ensemble
00:55:19 par le film de polymère, entre guillemets, qui était déposé
00:55:23 à la surface intérieure de son récipient.
00:55:26 Il a fait l'observation, et puis il a oublié, il est passé à autre chose.
00:55:32 Et un jour, il a vu un accident de voiture,
00:55:35 au début, c'était le début de l'automobile, il a vu un accident de voiture
00:55:38 où une femme a été grievement blessée au visage,
00:55:40 parce qu'elle avait heurté le pare-brise éclaté lors de l'accident.
00:55:44 Et ça lui a rappelé l'intérêt de ne pas séparer les morceaux
00:55:49 lorsque le verre se casse, et il a eu l'idée de fabriquer ce verre triplex,
00:55:53 triplex parce que trois couches, avec un plastique,
00:55:58 alors au début c'était des colloidons, après ça a été du PVB,
00:56:02 entre deux plaques de verre.
00:56:04 Et il a été l'inventeur du verre triplex, avec la publicité que vous voyez à droite,
00:56:09 sur le fait que ça permettait d'éviter de défigurer les personnes victimes
00:56:14 d'accidents de la route, et donc fabriquer des pare-brises en verre triplex.
00:56:18 Toujours une anecdote, vous avez compris que j'aimais bien les anecdotes.
00:56:22 Vous avez ici une photo, alors Saint-Gobain a racheté l'entreprise triplex
00:56:26 assez rapidement, et vous avez ici une photo qui est dans les archives de Saint-Gobain,
00:56:31 où vous avez la chose suivante, vous avez un morceau de pare-brise
00:56:34 avec un trou de balle qui a été fait par un projectile, évidemment une arme à feu,
00:56:40 et puis vous avez fait ça dans un verre triplex, et vous avez ce morceau
00:56:46 collé sur une photo d'un véhicule avec un chauffeur.
00:56:50 En fait, le véhicule, c'était le véhicule de Clemenceau, le chauffeur de Clemenceau
00:56:55 est à côté, posant un trait de son véhicule, et indiquant, vous le voyez en haut à droite,
00:57:02 vous ne pouvez pas le lire, mais la phrase qui est écrite en haut à droite,
00:57:05 "au verre triplex qui m'a sauvé la vie".
00:57:08 En fait, c'était un attentat contre Clemenceau, le chauffeur était dans la voiture,
00:57:14 le criminel avait tiré à travers le pare-brise sur le chauffeur,
00:57:20 la balle a été arrêtée par le pare-brise grâce à ce matériau triplex
00:57:25 avec le matériau plastique entre les deux, et ça a sauvé la vie du chauffeur
00:57:29 qui en a été reconnaissant. D'où la photo du morceau de pare-brise
00:57:33 qui a été victime de ce coup de feu, et puis la photo du véhicule
00:57:37 avec le chauffeur qui pose à côté. Et puis un autre endroit tout à fait célèbre,
00:57:42 c'est dans le spectre d'autocar, la première apparition dans Tintin de la Castafior,
00:57:49 qui se met à chanter dans la voiture avec Tintin à côté,
00:57:52 et vous voyez en bas au milieu de l'écran le fait que Tintin est rassuré
00:58:00 par le fait que le verre dans cette voiture étant sécurite,
00:58:03 et donc résiste bien à les vibrations de la voix de la Castafior.
00:58:10 Voilà, alors on peut reprendre quelques questions s'il y en a d'autres,
00:58:13 et puis je finirai rapidement après. Yves ?
00:58:18 Oui, il y a deux questions. Une première question,
00:58:22 quel est le bilan énergétique de la fabrication du verre
00:58:25 par rapport à ses "matériaux concurrents" ? Y a-t-il eu des progrès récents ?
00:58:30 Alors, quelques mots sur les procédés. Je vous dis que j'ai une conférence,
00:58:35 mais ce n'est pas celle que je fais aujourd'hui, qui est autour des procédés du verre
00:58:38 et qui montre la diversité et l'intérêt de tous ces procédés.
00:58:41 Alors, effectivement, il faut de l'énergie pour fabriquer du verre.
00:58:45 Alors, je vous dis tout de suite qu'il y a deux formes d'énergie,
00:58:47 elles sont importantes. Lorsque vous faites du verre,
00:58:50 vous avez compris qu'on fait un mélange, au moins trois composés,
00:58:53 en fait un peu plus, mais trois composés principaux de la silice
00:58:57 que vous faites fondre avec du sodium et du calcium, sous forme carbonate.
00:59:03 Et vous avez donc une réaction chimique qui se passe pour transformer
00:59:07 la silice en silicate avec dégagement de CO2, j'y reviendrai, c'est important.
00:59:12 Et ce dégagement de CO2, cette réaction chimique, est en eau thermique.
00:59:16 Donc, il faut amener de l'énergie pour que la réaction chimique se passe.
00:59:20 C'est une première raison de consommation d'énergie.
00:59:23 L'autre, elle est plus évidente, c'est simplement l'augmentation
00:59:27 de la température pour faire fondre des matériaux.
00:59:29 Le verre fond à environ 1 100°C, les fours sont à 1 300°C,
00:59:34 donc il faut porter les fours à 1 300°C pour fabriquer ou 1 400°C
00:59:38 pour fabriquer du verre.
00:59:39 Donc, il faut bien comprendre que les deux parts des raisons
00:59:44 de besoin énergétique sont importantes.
00:59:46 L'un pour compenser l'apport de la consommation d'énergie
00:59:50 de la réaction chimique et l'autre pour chauffer le matériau.
00:59:55 Alors, pourquoi je dis ça ?
00:59:57 Parce que, évidemment, la façon la plus économique de faire du verre
01:00:02 au niveau énergétique, c'est de reprendre du verre cassé
01:00:06 ou du verre usé, qu'on appelle du calcin, qui évite la partie endothermique
01:00:11 de la réaction chimique puisqu'elle a déjà été préparée
01:00:14 et ne garde que le besoin de chauffer en température.
01:00:17 C'est pour ça que nous collectons le verre, en particulier le verre
01:00:21 des bouteilles, dans des récipients.
01:00:24 Je vous conseille de régulièrement aller porter vos bouteilles
01:00:28 dans les récipients qui sont partout en France,
01:00:31 qui sont prévues à cet effet et qui permettent d'éviter l'énergie
01:00:35 qu'il faut pour refabriquer du verre en simplement faisant fondre du calcin.
01:00:39 Vous gagnez à peu près, pas tout à fait, mais presque la moitié
01:00:42 d'un point de vue énergétique.
01:00:44 Par rapport au concurrent, le concurrent du verre,
01:00:46 c'est quand même beaucoup.
01:00:48 Ça dépend des différents emballages, en quelque sorte,
01:00:53 ou des utilisations.
01:00:55 Pour faire des vitres, il n'y a pas beaucoup de concurrents.
01:00:58 Mais disons que le concurrent principal dans l'emballage,
01:01:00 c'est la matière plastique ou l'aluminium.
01:01:02 Pour l'aluminium, le verre est plutôt meilleur,
01:01:04 ça, il n'y a pas de problème.
01:01:06 Pour la matière plastique, le plastique est probablement
01:01:08 mieux que le verre.
01:01:10 Mais le point important, c'est qu'aujourd'hui,
01:01:12 il y a des grands projets de recherche qui, d'une part,
01:01:16 essayent de fabriquer du verre avec des températures légèrement
01:01:19 plus basses et donc de gagner de l'énergie.
01:01:21 Mais surtout, et je n'en ai pas parlé, ce sont les émissions de CO2
01:01:24 qui sont un problème.
01:01:25 Aujourd'hui, il y a plus que l'énergie.
01:01:27 C'est-à-dire que fabriquer du verre demande des quantités
01:01:31 relativement importantes d'émissions de CO2.
01:01:34 De nouveau, pour deux raisons.
01:01:36 Une des raisons, c'est que ce sont des carbonates qui,
01:01:40 lorsqu'on les chauffe et que la réaction chimique se déclenche,
01:01:43 dégagent du CO2.
01:01:44 Dans le carbonate, il y a du CO2 et ce CO2 se dégage
01:01:47 au moment de la réaction chimique.
01:01:49 Et puis l'autre, c'est que l'énergie que vous utilisez
01:01:52 pour chauffer dégage elle-même du CO2.
01:01:55 Donc il y a aussi des gros programmes de recherche
01:01:58 pour diminuer, voire supprimer les émissions de CO2.
01:02:01 Le calcin permet de supprimer les émissions de CO2 liées
01:02:05 à la réaction chimique.
01:02:07 Et d'un point de vue énergétique, il y a des fours électriques,
01:02:11 à condition que l'électricité soit décarbonée,
01:02:13 n'émettent pas d'émissions de carbone.
01:02:16 Et il y a aussi l'utilisation de biomasse comme source énergétique
01:02:21 pour fabriquer du verre sans émissions de carbone.
01:02:25 Je crois d'ailleurs que Saint-Gobain,
01:02:27 c'est après que j'ai quitté Saint-Gobain, c'est assez récent,
01:02:29 je crois qu'il y a deux ans, a produit le premier verre
01:02:33 sans carbone à l'usine d'Aniche, qui est dans le nord de la France.
01:02:37 Si vous cherchez sur Internet, vous retrouverez forcément
01:02:39 la publicité, le récit de cette campagne,
01:02:44 a fabriqué du verre sans émissions de carbone assez récemment.
01:02:49 Voilà pour la première question.
01:02:51 La deuxième question, je pense que vous y avez déjà répondu.
01:02:54 Le verre des parabrises de nos voitures, c'est un verre feuilleté.
01:02:58 Pouvez-vous nous expliquer ?
01:03:00 J'ai étudié, c'est l'histoire de Ménédictus, c'est du verre feuilleté.
01:03:05 Je l'ai expliqué largement dans ma présentation.
01:03:08 Je continue.
01:03:10 Alors, quelques mots sur un verre intéressant qui résiste à la température.
01:03:15 Je veux parler de la vitro-sérame.
01:03:17 C'est souvent le cas en science.
01:03:21 C'est pour ça que vous voyez que j'utilise le verre pour un peu
01:03:24 illustrer un certain nombre de mécanismes d'invention,
01:03:27 d'innovation plus généraux.
01:03:32 En fait, la vitro-sérame avait été un peu déjà découverte par Réaumur.
01:03:37 C'est ce qu'on appelait la porcelaine de Réaumur, mais qui a été oubliée,
01:03:42 redécouverte par des Américains de l'entreprise Corning,
01:03:45 dont j'ai déjà parlé tout à l'heure.
01:03:47 Alors, ce qui est intéressant, c'est quoi la vitro-sérame ?
01:03:50 C'est en fait un verre dans lequel vous avez un petit peu de recrystallisation
01:03:54 à l'intérieur.
01:03:55 Et le fait que vous ayez de la recrystallisation permet de faire deux choses.
01:04:00 C'est d'arriver à une dilatation neutre en température parce que les cristaux
01:04:05 qui sont dedans se contractent sous l'effet de la température,
01:04:09 alors que la matrice amorphe se dilate.
01:04:12 Du coup, vous avez une compensation et le matériau global est quasiment neutre
01:04:17 en dilatation avec la température.
01:04:19 Ce qui fait que le verre céramique n'éclate pas quand on le chauffe
01:04:23 parce que l'éclatement du verre quand on le chauffe,
01:04:26 c'est dû aux différences de température et donc de dilatation du verre.
01:04:30 Quand il y a des endroits qui sont plus chauds, ils sont plus dilatés
01:04:33 et ils brisent le verre qui est un matériau fragile.
01:04:36 Donc c'est ce qu'avait découvert Réaumur par la porcelaine dite de Réaumur,
01:04:43 mais c'est en fait Stouquet qui est mort récemment d'ailleurs,
01:04:47 un scientifique, enfin récemment il y a quelques années,
01:04:50 qui est un scientifique, un ingénieur de Corning,
01:04:53 qui avait de nouveau, par une histoire de sérendipité,
01:04:56 oublié un échantillon dans son four pendant la nuit
01:04:59 et qui a retrouvé un verre qui pensait devoir être cassé
01:05:04 quand il a refroidi et qui n'a pas cassé.
01:05:06 Il a essayé de comprendre et en fait il a recristallisé,
01:05:09 vous en voyez ici, de nouveau des produits cristaux
01:05:11 qui ne sont pas forcément des nanocrystaux,
01:05:13 qui sont des petits cristaux à l'intérieur de la matrice verrière
01:05:17 et qui permettent donc de faire un verre qui résiste à la température
01:05:20 par le mécanisme que j'ai décrit récemment.
01:05:23 Et vous voyez donc le pack de vitrocérames
01:05:26 qui sont des mélanges de matrice amorphe et de verre cristallisé,
01:05:30 de cristaux de silice ou de silicate.
01:05:35 Ensuite, il y a des propriétés, surtout les propriétés optiques,
01:05:40 que l'on contrôle par la surface du verre.
01:05:43 Vous avez ce qu'on appelle le verre à couches
01:05:45 qui est largement utilisé maintenant dans le bâtiment,
01:05:48 qui consiste à fabriquer une sorte d'interféromètre en grande quantité
01:05:52 en mettant des couches très, très minces, nanométriques,
01:05:55 de nombreuses couches nanométriques sur le verre
01:05:58 qui permettent de régler les propriétés de transmission du verre.
01:06:03 Je vais passer un petit peu certaines des propriétés,
01:06:07 juste pour illustrer les propriétés de transmission.
01:06:10 Vous avez en verre la propriété en général du verre classique
01:06:15 et puis vous avez ici le AG, veut dire argent,
01:06:19 parce qu'on met plus ou moins de couches d'argent
01:06:21 entre des couches d'autres matériaux.
01:06:23 On va jusqu'à 11 à 17 couches sur du verre
01:06:26 pour pouvoir contrôler et l'idée c'est de transformer ce spectre de transmission,
01:06:32 qui est un spectre quasiment plat à 60-70% du verre,
01:06:36 en un pic autour du visible et plus de transmission dans l'UV ou dans le visible,
01:06:41 dans l'infrarouge ou dans l'UV.
01:06:44 L'idée c'est de garder la transparence dans la lumière visible
01:06:47 et d'en faire des miroirs ou des absorbants dans l'infrarouge ou l'ultraviolet.
01:06:53 La raison c'est que ça vous permet, parce que vous faites une sorte de miroir à infrarouge,
01:06:57 ça vous permet dans une maison que l'infrarouge soit renvoyé à l'intérieur de la maison
01:07:01 ou à l'extérieur pour en été éviter à la chaleur de pénétrer à travers le vitrage
01:07:07 et en hiver conserver la chaleur à l'intérieur du vitrage par ses propriétés
01:07:12 où l'infrarouge est "réfléchi" alors que la lumière visible est transmise.
01:07:20 Voilà une des théories.
01:07:22 Je vais passer un peu tout ça rapidement parce que ça nous amènerait un peu l'eau
01:07:27 et conclure maintenant pour s'il y a d'autres questions, laisser la place un peu au débat
01:07:32 sur le fait que, comme vous l'avez compris, le verre est un matériau très ancien,
01:07:37 c'est probablement le matériau qui a la plus longue histoire d'utilisation dans l'espèce humaine
01:07:43 et qui est toujours très largement utilisé et fabriqué en énorme quantité de plus en plus
01:07:48 par l'être humain depuis plusieurs milliers d'années.
01:07:51 C'est donc de ce point de vue-là tout à fait exceptionnel et ça à cause des propriétés
01:07:54 que j'ai décrites, mais en particulier sa propriété de transparence.
01:07:59 Ce qui est intéressant, c'est que comme vous le savez, le verre,
01:08:02 c'est ce que j'ai décrit, est un matériau amorphe, mais on ne comprend pas encore aujourd'hui,
01:08:08 d'un point de vue de la physique, la raison du fait que le matériau soit amorphe.
01:08:12 Alors sans rentrer dans des détails de physique un peu compliqués,
01:08:15 je dirais qu'il y a deux options qui restent encore ouvertes.
01:08:19 Est-ce que c'est un liquide en surfusion ?
01:08:21 C'est-à-dire qu'en fait, le verre devrait rester dans l'état liquide parce que,
01:08:26 en quelque sorte, il n'a pas eu le temps de cristalliser,
01:08:29 il a des propriétés de "hystérésis" très fortes et il ne cristallise pas facilement.
01:08:36 Ou alors, est-ce que c'est un nouvel état de la matière qui est entre le solide et le liquide ?
01:08:41 Alors c'est intéressant de voir que ce débat n'est pas tranché,
01:08:43 que les physiciens continuent à travailler sur ces deux hypothèses.
01:08:47 Il y a un article relativement récent, vous voyez, qui date de 2016,
01:08:50 mais il y en a eu d'autres depuis, qui montre que dans certains verres,
01:08:54 ce n'est pas les verres exactement que j'ai décrits,
01:08:56 ce n'est pas les verres "sodocalsiques" tels que je les ai décrits,
01:08:59 et dans certains verres, on irait plutôt vers une transition de phase,
01:09:03 c'est-à-dire vers l'idée que ce soit une phase intermédiaire entre le liquide et le solide.
01:09:07 Voilà, au moins dans certains cas.
01:09:09 Donc c'est juste pour vous montrer qu'on peut utiliser, fabriquer,
01:09:13 et quelque part s'intéresser à des matériaux depuis des millénaires
01:09:18 sans complètement en comprendre la structure et la thermodynamique.
01:09:23 Voilà, je vous remercie.
01:09:25 Pour ceux qui sont intéressés, tous mes cours au Collège de France ont été filmés.
01:09:29 Vous tapez Didier Roux, Collège de France, vous allez tomber sur mon site,
01:09:33 et vous allez voir tous mes cours autour des problématiques d'invention,
01:09:37 d'innovation et de découverte, dont deux cours sur le verre,
01:09:40 celui-là et celui sur le procédé, ont été filmés,
01:09:43 et vous pouvez facilement y avoir accès.
01:09:45 Je vous remercie de votre attention, et on peut prendre encore, s'il le faut,
01:09:49 quelques minutes pour répondre aux questions.
01:09:52 Merci beaucoup.
01:09:53 Alors, je vais couper.
01:09:55 Merci beaucoup, professeur.
01:09:57 Je ne vois pas d'autres questions posées, mais néanmoins, n'hésitez pas à…
01:10:04 On peut aller voir dans la chatte s'il y a questions, réponses, etc.
01:10:09 Voilà, bon.
01:10:10 Moi, j'aurais une question, si jamais.
01:10:12 Oui, allez-y.
01:10:13 Oui, au tout début de la présentation, vous avez parlé d'utilisation du verre
01:10:16 en tant que solvant pour les déchets radioactifs.
01:10:19 Est-ce que vous pourriez un peu expliquer pourquoi on utilise le verre,
01:10:23 quelles sont les propriétés physiques du verre qui permettent cette utilisation ?
01:10:26 Alors, voilà, il faut d'abord reprendre l'idée de qu'est-ce qui est un bon solvant.
01:10:33 Alors, en particulier, qu'est-ce qui est un bon solvant pour des ions ?
01:10:37 Alors, vous savez que les déchets ultimes nucléaires, ce sont des ions d'atomes
01:10:43 très lourds qui ont des temps de vie de dégradation extrêmement longs,
01:10:47 mais c'est sous forme ionisée.
01:10:50 Alors, le matériau idéal pour dissoudre des ions, c'est l'eau.
01:10:55 Vous prenez du sel, vous le mettez dans l'eau, il se dissout.
01:10:59 La raison, c'est qu'un ion, il est sous forme d'un ion positif et un ion négatif,
01:11:05 et que dans l'eau, vous avez ce qu'on appelle la solvatation,
01:11:09 c'est-à-dire l'eau se met autour des charges plus et autour des charges moins,
01:11:13 et l'énergie que vous gagnez à cette solvatation
01:11:16 compense l'énergie électrostatique de séparation,
01:11:19 parce que le plus et le moins, ça s'attire,
01:11:21 et pour les séparer, il faut de l'énergie.
01:11:23 C'est ce que fait très bien l'eau.
01:11:24 Le verre fait la même chose, c'est des silicates,
01:11:27 et en plus, il est chargé pour les silicates,
01:11:29 il sépare les ions positifs et négatifs et les dissout dans la matrice.
01:11:33 C'est la même propriété qui fait que l'eau est un très bon solvant.
01:11:37 Merci beaucoup.
01:11:40 Bon, écoutez, s'il n'y a pas d'autres questions,
01:11:43 je laisse Yves et Marc conclure.
01:11:46 J'aurais peut-être une autre question.
01:11:50 Très, très, très rapide.
01:11:55 Sur la propriété peut-être de transmission énergétique du verre,
01:11:59 aujourd'hui on voit qu'on a photovoltaïque.
01:12:03 Est-ce que vous pensez que dans l'avenir du verre,
01:12:05 on pourrait avoir ce même type de propriété photovoltaïque ?
01:12:08 Ou en tout cas d'avoir des...
01:12:10 Ah, on a perdu Yves.
01:12:14 Bon, je réponds quand même au début de sa question.
01:12:17 Vous lui retransmettrez ma réponse s'il arrive à se reconnecter.
01:12:23 En fait, ce n'est pas le verre qui est photovoltaïque,
01:12:25 c'est les semi-conducteurs couche mince ou silicium
01:12:29 que vous mettez, le verre est là pour protéger le matériau photovoltaïque,
01:12:36 mais aussi parce que vous faites du verre conducteur sur la surface,
01:12:40 de collecter les électrons qui permettent ensuite d'être récupérés
01:12:44 pour faire de l'électricité.
01:12:46 Donc le verre est évidemment un élément très important
01:12:50 dans une cellule photovoltaïque,
01:12:51 mais ce n'est pas l'élément qui donne la propriété
01:12:54 de fabriquer des électrons ou de libérer des électrons
01:12:57 à partir de la lumière.
01:12:59 Ce sont des semi-conducteurs qui permettent ça.
01:13:02 Mais le verre, évidemment, permet de fabriquer la cellule
01:13:05 par la protection et de collecter les électrons.
01:13:10 Bien sûr que le verre a son importance dans les cellules photovoltaïques
01:13:16 et continuera à l'avoir, il n'y a aucun doute là-dessus,
01:13:18 mais pas comme dans le cœur de la cellule.
01:13:21 Bon, écoutez, je ne vois pas d'autres questions dans la race.
01:13:29 On va remercier encore Didier, on vous remercie très fortement,
01:13:33 c'est très intéressant.
01:13:35 C'était un plaisir.
01:13:36 Et puis on remercie les interprètes, et puis la DG Ampa qui a réalisé…
01:13:41 Je leur ai pas donné un travail trop difficile à faire.
01:13:44 Voilà.
01:13:45 Merci à vous.
01:13:46 C'était assez dense et courte.
01:13:48 Merci beaucoup, au revoir et bonne continuation.