Projet ANR-13-BS08-0012 – DyStrAS : Structure & Dynamique des Alumino-Silicates Fondus
Programme : Blanc - SIMI 8 - Chimie du solide, colloïdes, physicochimie (Blanc SIMI 8) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Pierre FLORIAN (Conditions extrêmes et matériaux : Haute Température et Irradiation)
Partenaires : Service Interdisciplinaire sur les Systèmes Moléculaires et les Matériaux; Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation; CORNING SAS; Institut de physique du globe
Montant : 524791.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : Si la plupart des verres technologiques, vitrocéramiques ou compositions d'intérêt géologique ont des propriétés qui dépendent de leur état fondu, notre connaissance de la structure et de la dynamique de ces liquides reste limitée par des difficultés technologiques et théoriques. Ceci est particulièrement vrai pour les aluminosilicates largement utilisés dans l'industrie verrière (verre de couverture d'écran d'appareillage haut de gamme, matériaux dure et à faible expansion pour les râdomes, vitrocéramiques à expansion nulle...) sur la base de connaissances principalement empiriques.
   Ce projet de recherche a pour but de faire sauter les verrous technologiques  relatifs à l’étude de la structure et de la dynamique des fondus aluminosilicates en se basant sur l’expertise acquise par les membres de ce consortium lors de recherches menées conjointement sur les aluminosilicates vitreux. Afin d’obtenir des résultats sans précédents, nous utiliserons les développements expérimentaux et de technique de modélisation d’avant-garde en ce concentrant sur (1) la caractérisation spectroscopique in-situ de la structure et la dynamique des liquides de haute température, (2) l’étude structural ex-situ de nouvelles compositions et (3) la simulation informatique de la structurale et la dynamique des liquides et des verres. En nous concentrant sur les ternaires SiO2-Al2O3-ZnO, -SrO, -BaO extrêmement peu étudiés, nous apporterons non seulement de nouvelles connaissances fondamentales mais aussi de nouveaux verres, vitrocéramiques ou céramiques.
   La structure et la dynamique  de ces compositions seront étudiées de leur état vitreux à leur liquide de haute température grâce à une large gamme de méthodes expérimentales in-situ allant de l’échelle atomique (RMN, diffraction des rayons-X, EXAFS et XANES) à l’échelle nanométrique (diffraction des neutrons, spectroscopie Raman) et jusqu’à des méthodes macroscopiques (thermodynamique et rhéologie). Ces techniques difficiles à mettre en oeuvre seront poussées conjointement au-delà de l’état de l’art actuel afin d’accéder à une plus grande gamme de températures et de conditions d’observations. Combinée à des simulations par Dynamique Moléculaire et au calcul ab-initio des observables spectroscopiques, cette approche nous permettra d’obtenir une description complète de la structure et de la dynamique de l’état fondu à plusieurs échelles et temps caractéristiques.
   Cette approche synergique nous amènera à mieux comprendre les premières étapes de « nucléation » prenant place autour de Tg qui mènent à la vitrification, la cristallisation ou la séparation de phase. Elle aura non seulement un large impact dans le domaine des matériaux et des sciences de la terre, mais pourra potentiellement être appliqué à de plus larges problématiques en science des matériaux. Ce projet contribuera donc à l’émergence de nouvelles méthodologies corrélant la structure et la dynamique des liquides fondus et des verres avec leurs propriétés.
   Les parties conviennent que la participation et la contribution de chaque participant de ce programme de recherche est soumis à la négociation préalable et à la signature d’un accord de consortium.