Lunettes fantastiques et où les trouver

Ceci est le quatrième article de notre exploration du monde matériel de A Song of Ice and Fire, plus familier pour nous sous le nom de Game of Thrones. Vous pouvez lire les trois premiers articles de cette série ici.

Cet hiver n'a pas été synonyme de neige ou de glace. Il s'agissait de la matière noire qui arrivait en charrettes d'une île au fin fond de la mer.

Dragonglass, les gens du commun l'appelaient. Il était noir et pointu. C'était l'arme de prédilection des sauvageons.

Malgré sa couleur, il brillait au soleil comme du métal. Il avait des bords et des plis comme de la roche mais il s'est brisé sur le sol comme de la glace.

Cet ami du Roi du Nord – le gros, comme on l'appelait Sam – avait apparemment tué un marcheur blanc avec du dragonglass. À présent, tous les enfants au nord des jumeaux savaient que c'était la seule chose à part Valyrian Steel qui pouvait tuer un marcheur blanc.

Crédit Dragonglass :HBO

Avec la mort à la porte, le verredragon était le seul espoir pour la longue nuit.
Les hommes parlaient avec émerveillement des mines profondes d'où il venait. Petits et grands verres scintillaient dans l'obscurité, nichés comme des joyaux dans les anfractuosités de la roche antique.

Dans les légendes des gens ordinaires, le dragonglass est ce que vous obtenez lorsque les roches sont fondues par le feu du dragon. Le vieux valyrien pour dragonglass, après tout, est ‘zīrtys perzys’ , qui se traduit littéralement par "feu gelé". Faut-il alors s'étonner qu'il puisse à nouveau tuer les morts ?

Les mestres savaient cependant mieux. Ce n'est pas la chaleur du feu du dragon qui a fait fondre la roche, mais la fureur liquide des volcans, saignant d'anciennes blessures. Ils l'appelaient par son vrai nom :obsidienne.

La hache en dragonglass du Chien. Crédit :HBO

Feu gelé

Nous n'avons peut-être pas de verre de dragon, mais l'obsidienne est un verre volcanique commun que l'on trouve dans de nombreuses régions du monde. Dans Naturalis Historia , écrit en 77 après JC, Pline l'Ancien écrit que "...parmi les différentes formes de verre, on peut compter le verre d'obsidienne, une substance très similaire à la pierre trouvée par Obsidius je en Éthiopie '.

On ne sait pas quand cet "Obsidius" a fait sa découverte, mais les lunettes, en général, étaient déjà connues depuis des centaines de milliers d'années à l'époque de Pline. En fait, des objets en obsidienne ont été découverts dans des sites archéologiques datant de 700 000 avant J.-C., faisant du verre l'un des premiers matériaux techniques connus de l'homme.

En même temps, le verre n'est devenu un matériau domestique que beaucoup plus récemment. Au moyen-âge, il fallait se rendre dans une église pour contempler la splendeur des vitraux.

Aujourd'hui, cependant, nous avons une explosion de divers types de verre autour de nous. Nous buvons dans du verre sodocalcique. Nous portons des verres en Pyrex ou en verre flint. Nous habillons nos bâtiments de verre flotté, de verre couronne et de verre feuilleté. Nous chauffons des réactifs chimiques dans du verre borosilicaté. Les verres automobiles sont trempés. Le verre chimiquement renforcé, tel que le verre Gorilla, a été développé spécialement pour les smartphones.

Il existe des verres de toutes les couleurs et sélectivement transparents dans le spectre électromagnétique. Il y a du verre UV et du verre infrarouge. Il existe même du verre électrochrome qui peut changer de couleur en appuyant sur un bouton.

Verres de silice sodocalcique

Techniquement, le verre n'est pas un matériau mais un état de la matière. Tout comme tous les matériaux peuvent être solides, liquides ou gazeux, de nombreux matériaux peuvent être du verre.

La plupart de nos verres sont fabriqués à partir de sable qui est fondu en un liquide à haute température. Ce sable fondu est amené à se refroidir rapidement - si rapidement en fait que les molécules du matériau n'ont pas le temps de tomber dans la configuration rigide d'un solide. Il en résulte un arrangement atomique qui se situe entre celui d'un solide et d'un liquide, comme le montre l'image ci-dessous.

[a] L'arrangement atomique dans le verre [b] L'arrangement atomique dans le quartz solide. De Tom Husband, La douce science de la fabrication de bonbons

Le quartz (vu à droite) consiste en un réseau hexagonal bien agencé tandis que la silice vitreuse (à gauche) est désordonnée et chaotique. Presque toutes les propriétés électriques, thermiques et mécaniques du verre proviennent de cette structure.

Le défi, cependant, est que le sable ne fond qu'à environ 1700 ° C, ce qui le rend coûteux et difficile à travailler. L'ajout de soude (carbonate de sodium) fait baisser le point de fusion à 1 300 °C, créant ainsi un "verre de soude".

Cependant, ce verre est soluble dans l'eau, ce qui le rend inutilisable pour un grand nombre d'applications. Pensez aux vitres qui se dissolvent sous la pluie !

L'ajout de chaux résout ce problème en créant un mélange chimiquement stable. Ce type de verre contenant environ 70 % de sable, 18 % de soude et 12 % de chaux (oxyde de calcium) est donc appelé verre silico-sodo-calcique. C'est aujourd'hui le type de verre le plus répandu dans le monde, constituant l'essentiel de nos contenants, vitres, bouteilles et bocaux.

Verre Couronne

Le verre fondu est comme le chewing-gum, en ce sens qu'il peut être soufflé dans n'importe quelle forme avec de la chaleur, de l'air et le bon équipement.

Le « verre couronne » soufflé à la bouche était très populaire avant que les machines ne prennent en charge le soufflage du verre. Certains des vitraux légendaires des cathédrales médiévales étaient fabriqués à partir de verre couronne.

Souffler de l'air dans une goutte de verre fondu le dilate en un globe creux ou «couronne». La couronne est chauffée et filée rapidement afin qu'elle s'aplatisse en une feuille qui est ensuite découpée en rectangles. La rotation a inévitablement pour résultat que les bords sont plus fins que le centre. C'est pourquoi les vitraux anciens se sont avérés plus épais en bas qu'au milieu.

Vitrail, Cathédrale de Chartres, France

Verres thermiques hautes performances

Les verres sodocalciques typiques ne supportent pas les variations brusques de température. Si vous versez de l'eau bouillante dans une bouteille en verre, elle se cassera très probablement.

L'ajout d'oxyde de bore s'est avéré améliorer les propriétés thermiques du verre tout en conservant sa transparence. Ceci est vital, par exemple, lorsque vous devez observer une réaction exothermique dans un tube à essai. Le verre borosilicaté permet une observation sans danger de déversement de produits chimiques.

Aujourd'hui, l'introduction de la vitrocéramique a permis d'obtenir des verres dotés d'excellentes propriétés de conduction thermique et de résistance aux chocs thermiques. Par exemple, la vitrocéramique NEXTREMA de Schott AG peut résister à des températures allant jusqu'à 950 °C avec une dilatation thermique globale inférieure à 1 %.

La vidéo ci-dessous démontre la haute résistance aux chocs thermiques de trois vitrocéramiques de la gamme NEXTREMA :transparente, opaque et translucide. Une feuille de chacun de ces verres NEXTREMA est chauffée dans un four à 350 °C. Ils sont ensuite sortis du four et immergés dans de l'eau froide. Un verre traditionnel se brise lorsqu'il est exposé à une variation de chaleur aussi extrême. Les vitrocéramiques NEXTREMA, cependant, s'en sortent indemnes sans aucune trace visible de leur passé violent.

Les vitrocéramiques ont de minuscules inclusions de céramique noyées dans une matrice de verre amorphe. Les inclusions de céramique suppriment la dilatation thermique et fournissent une conductivité thermique élevée qui, ensemble, garantissent que ces matériaux peuvent résister à d'énormes changements de température. Le volume global de ces inclusions est généralement inférieur à un millionième du volume total, garantissant que le verre reste optiquement transparent.

Pour en savoir plus sur la vitrocéramique, lisez notre article dédié, Verre-Céramique :Propriétés, Traitement et Applications .

Bran ​​le bâtisseur à Bran le cassé

Comme les enfants de la forêt, nous avons donc parcouru un long chemin depuis le dragonglass. Comme les habitants de Westeros et d'Essos, nous construisons des villes avec nos matériaux et les peignons avec nos joies, nos peines et nos désirs.

Avec les millions de métaux, céramiques, verres, polymères et composites à nos pieds aujourd'hui, nous ne sommes pas les marigots des sept royaumes. Nous sommes les héritiers de Valyria :une terre glorieuse regorgeant de magie et de merveilles.
Comme l'histoire qui a commencé avec Bran ​​le bâtisseur terminé par Bran ​​le cassé , nous écrivons pour nous-mêmes une épopée encore plus grande. L'histoire séculaire et toujours croissante de nos matériaux.

Je travaille dans le domaine de pointe de l'application de l'apprentissage automatique et de l'intelligence
artificielle à l'une des premières tentatives de la civilisation humaine :la compréhension, l'exploitation et le développement de nouveaux matériaux.