Verre borosilicate

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Une ampoule de verre borosilicate contenant du brome, scellée dans un cube de polyméthacrylate de méthyle.

Le verre borosilicate, verre borosilicaté ou verre à base de borosilicate représente une spécialité de verres supportant d'assez hautes températures. Ce type de verre présente une température de travail intermédiaire entre les verres traditionnels à base de soude et les verres cristal à base de quartz[1]. Ces verres ont un faible coefficient de dilatation thermique et sont moins sensibles aux chocs thermiques[2]. Ils présentent en outre un bonne résistance chimique.

Avantages[modifier | modifier le code]

Ses qualités peuvent se résumer par les trois points suivants:

  • Verre neutre à haute résistance hydrolytique.
  • Verre dur à point de ramollissement élevé.
  • Verre peu dilatable résistant bien au choc thermique.

Composition[modifier | modifier le code]

  • 70 % à 80 % silice (SiO2)
  • 7 % à 13 % trioxyde de bore (B2O3).
  • 4 % à 8 % oxydes alcalins (Na2O; K2O)
  • 2 % à 7 % alumine (Al2O3)
  • 0 % à 5 % autres oxydes alcalins (CaO, MgO...)

Le verre "borosilicate" tire son nom des deux composés les plus abondants, la silice et les borates.

Propriétés thermiques[modifier | modifier le code]

Ce verre résiste bien aux chocs thermiques, même en forte épaisseur. Il peut être utilisé jusqu'à des températures de l'ordre de 400 °C.

Il est recommandé toutefois lorsque l'on atteint ces températures de surveiller soigneusement le refroidissement qui doit se faire lentement et progressivement, surtout si l'objet est épais.

Propriétés physiques[modifier | modifier le code]

Ce verre est rigoureusement élastique linéaire: il suit la loi de Hooke jusqu'à la rupture. Il résiste très bien à l'eau et à la plupart des produits chimiques, exception faite de l'acide fluorhydrique (HF), de l'acide phosphorique (H3PO4) et des solutions alcalines qui attaquent le verre, et ce d'autant plus facilement que la concentration de ces produits et/ou la température est élevée


Propriété Valeur Remarque
Index de réfraction en lumière orange (587 nm) n = 1{,}473
Nombre d'Abbe \nu = 65
Masse volumique \rho = 2{,}23~\mathrm{g/cm^3} Environ 10 % plus léger que le verre à vitre
Module d'Young  E = 64\cdot 10^3~{\rm N/mm^2}
Nombre diélectrique relatif \varepsilon_\text{r} = 4{,}6
Coefficient de dilatation \alpha = 3{,}3 \cdot 10^{-6}~\mathrm{K^{-1}} Environ 40 % de la valeur du verre à vitre
Conductivité thermique k = 1{,}2~{\rm W/( K \cdot m)} Similaire au ciment
Capacité calorifique  C = 830~{\rm J / (kg \cdot K)}
Température maximale d'emploi T_{\rm max} = 500~{\rm ^\circ C}
Température de transition T_{\rm verre} = 525~{\rm ^\circ C}
Température de ramollissement T = 825~{\rm ^\circ C}

Utilité[modifier | modifier le code]

Ces verres ont connu une apogée technique entre 1920 et 1980, en particulier dans l'industrie chimique et les laboratoires scientifiques.

Le verre borosilicaté est beaucoup utilisé dans l'industrie nucléaire. Dans ce cas, on fond les déchets radioactifs dans ce verre et on coule le tout dans des fûts d'acier inoxydable. Il est également employé comme composant principal des capteurs solaires thermiques à tube sous vide.

Nettoyage[modifier | modifier le code]

Le verre borosilicate, s'accommodant à de hautes températures, va aisément dans les appareils à laver la vaisselle et supporte les produits d'entretien les plus corrosifs.

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Cette température de travail croît des verres sodiques (à la soude) au verre à base de quartz. Ces propriétés thermiques sont corrélées aux structures dimensionnelles des composants des verres.
  2. Avantage technique appréciable pour leurs mises en œuvre, par exemple au chalumeau, et ne pas être contraint à des longs et progressifs recuits, voire à des maintiens drastiques à température.

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