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Utiliser les fenêtres de l'abbaye de Westminster pour éclairer le mythe du verre

Utiliser les fenêtres de l'abbaye de Westminster pour éclairer le mythe du verre

Regarder à travers les vitraux de l'abbaye de Westminster à Londres peut évoquer des souvenirs aussi divers et vifs que les fenêtres elles-mêmes, mais pour John Mauro, chercheur en verre de Penn State, les fenêtres ont déclenché une quête pour mieux comprendre la science derrière les portails emblématiques de l'histoire.

Dans le numéro de janvier 2018 duJournal de l'American Ceramic Society, Mauro rend compte de l'enquête sur le verre du XIIIe siècle et a dissipé le mythe selon lequel le verre cathédrale est plus épais au fond en raison de la viscosité du verre, ou de sa lente transition vers un liquide. Bien que cela ait été établi auparavant, Mauro, avec trois autres chercheurs, a déterminé que la science était en panne de 16 ordres de grandeur.

Qu'est-ce que cela signifie? Cela signifie que ces fenêtres passent à un liquide beaucoup plus rapidement qu'on ne le pensait auparavant. Cependant, la transition est encore beaucoup trop lente pour une différence notable. Par exemple, il faudrait encore des milliards d'années pour provoquer des altérations nanométriques de la forme du verre.

«C'était très amusant de s'adresser directement à une légende urbaine qui a captivé l'imagination du grand public pendant tant de décennies», a déclaré Mauro, professeur de science et d'ingénierie des matériaux. «Les matériaux vitreux ont attiré l'attention de l'humanité depuis des millénaires, et j'espère que ce travail aidera à attirer davantage l'attention sur la physique et la chimie de pointe qui se cachent encore dans ces matériaux anciens et magnifiques.

L’équipe de Mauro a trouvé plusieurs possibilités d’améliorer la science de l’écoulement du verre dans les cathédrales. Premièrement, les publications précédentes considéraient les compositions modernes de silicate sodocalcique et de verre germania plutôt que de considérer directement une véritable composition de verre de cathédrale médiévale. Les travaux antérieurs n'incluaient pas non plus de calculs explicites de débit de fluide et étaient basés sur des mesures effectuées il y a des décennies dans l'ex-Union soviétique.

Ce travail a abouti à une nouvelle théorie, l'équation de Mauro-Allan-Potuzak (MAP), qui, selon les chercheurs, capture plus précisément l'écoulement visqueux détaillé du verre, y compris la dépendance de la composition de la viscosité du verre.

Mauro, qui a plaidé pour le changement de la définition du verre, a déclaré que cette recherche l'avait aidé à arriver à cette conclusion. En raison de ses propriétés de transition uniques, le verre a échappé à la définition, même parmi les experts.

«Cette recherche met l'accent sur la nature hybride liquide-solide du verre», a déclaré Mauro. «Le verre a une structure atomique semblable à un liquide et présente également un écoulement visqueux comme un liquide. Mais mécaniquement, il répond comme un matériau solide, car les degrés de liberté configurationnels sont en grande partie figés à des échelles de temps expérimentales typiques.

Mauro a d'abord remis en question la science derrière le verre médiéval tout en étudiant le verre Gorilla à Corning, où il a travaillé pendant 18 ans à perfectionner le produit trouvé dans des milliards d'appareils électroniques. Dans la première itération de Gorilla Glass, les chercheurs ont constaté qu'il rétrécissait de manière mesurable bien en dessous de sa température de transition.

«Cela nous a conduit à mesurer la viscosité à basse température du verre Gorilla», a déclaré Mauro. «Nous avons constaté que la viscosité à température ambiante du verre Gorilla Glass est de plusieurs ordres de grandeur inférieure à ce qui avait été précédemment rapporté pour le verre des cathédrales médiévales. Cela m'a conduit à me demander si les estimations précédentes de la viscosité à température ambiante du verre cathédrale étaient artificiellement élevées.

Cette question a conduit Mauro à ce travail qui a finalement abouti au passé aidant à façonner l'avenir de la recherche sur le verre.

L'article «Prédiction quantitative de la structure et des propriétés des verres Li2O – Ta2O5 – SiO2 via l'approche par diagramme de phase» est disponible via le Bibliothèque en ligne Wiley

Image du haut: Vitrail à l'entrée de l'abbaye de Westminster - photo de Philip N Young / Flickr


Voir la vidéo: William Byrd - Laudibus in sanctis Westminster Abbey Choir (Janvier 2022).