Les verres constituent un ensemble extrêmement varié de produits dont les propriétés sont innombrables. Celles-ci dépendent principalement de la composition, mais également des traitements subispar le matériau, notamment thermiques.
La caractéristique commune à un grand nombre de verres est leur isotropie due à leur nature amorphe, non cristalline, ce qui implique l’absence d’ordre au moins à moyenne et longue distance. Les propriétés qui en résultent et l’amélioration continue de leur connaissance ont permis de multiplier les applications du verre :
Certains composants du verre peuvent absorber sélectivement une ou plusieurs longueurs d’onde de la lumière blanche : la conséquence en est la couleur des verres.
Cette couleur dépend :
de l’élément introduit,
de sa forme (degré d’oxydation des ions, précipités),
des interactions entre éléments :
Co2+ = bleu dans un verre sodocalcique,
rose dans un borosilicate
Cu+ = bleu
Cr2+ = vert
Fe2+ = vert bouteille
Fe3+ = peu coloré
Mn2+ = rose
Précipités d’Or ou de Cuivre = rouge
Précités d’argent = jaune
On trouve de nombreux paramètres permettant de décrire les qualités et les défauts du verre dans toutes les situations de mise sous contrainte :
le module élastique ou module d’Young (E), qui caractérise la déformation du verre avant la rupture,
la contrainte à la rupture (s)
la ténacité (K1c) ou facteur critique d’intensité de contrainte
la corrosion sous contrainte : l’altération par l’eau d’une fissure augmente sa vitesse de propagation,
la fatigue du verre : soumis à des traitements cycliques, un verre peut se fragiliser par modification des défauts de surface (taille, nombre)
la dureté qui caractérise d’aptitude d’un verre à rayer (ou être rayé par) un autre matériau. Sur l’échelle des minéralogistes (échelle de Mohs), elle est voisine de 6 (1=talc ; 10=diamant). Les basaltes sont des matériaux particulièrement durs. Ils sont présents dans notre environnement depuis des milliers voir des millions d’années, parfois en milieu marin.
Celle-ci dépend fortement de la composition du verre d’une part, et de la solution altérante d’autre part (un verre standard ne résiste pas à l’acide fluorhydrique). Les mécanismes d’altération sont, dans le plupart des cas, très lents à température ambiante et souvent assimilables à ceux des silicates naturels.
Le comportement d’un verre vis à vis de l’altération aqueuse est caractérisé par:
la vitesse initiale maximale d’altération (Vo)
les concentrations à saturation qui correspondent à un équilibre entre la solution et le verre, et la vitesse résiduelle induite.
Ces valeurs dépendent de paramètres intrinsèques du verre :
la composition chimique
la surface développée
caractérisation chimique
et des conditions de l’essai :
la température
le pH
la composition de la solution
lixiviante
la chaleur spécifique qui mesure la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température d’une masse unité du matériau de 1 degré centigrade (pour le verre à vitre : 0,8 J/g/K).
la conductibilité thermique (on dit aussi conductivité) qui caractérise le rapport entre le flux thermique par unité de surface et le gradient de température (1,15 W/m/K).
le coefficient de dilatation qui est le rapport ramené à une longueur unité entre l’allongement et l’élévation de température (9 10-6 K-1 pour un verre sodocalcique ;
5 10-6 K-1 pour un borosilicate).
caractérisation thermique
On peut également mentionner la résistance au choc thermique :
c’est la plus grande différence de température à laquelle le matériau peut être soumis sans casser (un borosilicate (Pyrex) est moins sensible qu’un verre sodocalcique).