Caractérisation multi-échelles de vitrocéramiques pour modélisation de leurs propriétés optiques

L’objectif des travaux presentes dans ce memoire etait de mettre en relation la structure et la microstructure d’une vitroceramique, communement appelee « verre opale » dans l’industrie verriere, avec ses proprietes optiques et colorimetriques. La caracterisation du materiau a ete realisee au moyen de nombreuses techniques d’analyse telles que la diffraction des rayons X, la microscopie electronique, etc. Dans le cadre de cette etude, l’interet porte a la vitroceramique provient de son aspect visuel si particulier : blanc laiteux translucide, voire opaque. Ceci est du a la cristallisation spontanee, dans le volume, lors du processus de fabrication, de phases binaires fluorees NaF, CaF2 et BaF2. Ce phenomene a lieu en quelques secondes alors que la matrice vitreuse silicate se solidifie emprisonnant ces nanocristaux. La determination des parametres propres aux nanocristaux et a la matrice vitreuse a permis la modelisation du rendu visuel via un programme base sur le modele des quatre flux, tenant compte du phenomene de diffusion de la lumiere. Au vu des resultats concluants, l’etude visant a predire le rendu visuel issu de la seule diffusion de la lumiere a ensuite ete etendue au cas d’une vitroceramique coloree par ajout d’oxydes metalliques dans la composition initiale. Cette modification de la composition entraine une dispersion des elements colorants dans la matrice et le phenomene d’absorption genere peut etre egalement modelise. En parallele de ces resultats, un autre axe de recherche a pu etre developpe, a savoir l’etude de l’interaction entre les phases cristallines et la matrice vitreuse qui a notamment permis d’ouvrir des pistes sur la comprehension des proprietes mecaniques de la vitroceramique.