La diffusion dans les verres

La diffusion est un processus physico-chimique majeur et déterminant pour les verres et les amorphes (oxydes, chalchogénures, verres métalliques), qui influence la plupart de leurs propriétés, de l’élaboration à la mise en service et au vieillissement. Les processus de diffusion chimique sont par ailleurs complexes, avec autant de mécanismes différents (autodiffusion, diffusion multi-composante avec échange ionique ou réactions d’oxydation/réduction, diffusion des traceurs ou des défauts), que de types de milieux de diffusion (liquide, solide cristallin et amorphe, phase gazeuse) et de conditions (haute et basse température, échelles de temps allant de quelques secondes aux temps géologiques). Dans ce contexte, la recherche verrière a fait le constat d’un déficit de données et de connaissances théoriques dans le domaine de la diffusion et on observe d’ailleurs aujourd’hui une activité renforcée concernant la mesure des coefficients de diffusion aussi bien dans les verres industriels de type float ou de stockage des déchets nucléaires que dans les verres du patrimoine et les verres volcaniques. L’articulation étroite entre la diffusion et les propriétés étudiées appelle à renforcer nos connaissances théoriques et pratiques (données, mesures) sur la diffusion. Cette école vise à dresser un panorama aussi large et complet que possible de l’état de l’art concernant les approches théoriques de la diffusion dans les phases vitreuses (en particulier, au voisinage de la température de transition vitreuse) et liquides à haute température (verres en fusion). Elle avait également comme but de présenter les techniques expérimentales spécifiquement adaptées à ces milieux à basse (verres) ou haute (liquides) température (IBA, ToF-SIMS, mesures de viscosité et de conductivité, MET-EELS, RMN, Raman).

OBJECTIFS DE L’ECOLE

L’objectif de cette école était d’apporter des connaissances théoriques et techniques avancées sur les mécanismes de diffusion, les méthodes de mesure et de simulation de ces mécanismes, ainsi que l’articulation propriétés/diffusion. Ces données ont été développées en couvrant une large gamme de température, du solide à la phase liquide, pour des matériaux amorphes regroupant les oxydes, chalcogénures et verres métalliques.

Du point de vue des techniques expérimentales, un des enjeux a été de montrer la pertinence d’utiliser plusieurs techniques d’analyse (certaines très récentes) pour tenter de fournir des données sur les phénomènes de diffusion. Par exemple, la résonance magnétique nucléaire permet d’illustrer une mesure in-situ de la diffusion en fonction de la température, alors que des profils de diffusion peuvent être mesurés ex-situ par des techniques de faisceaux d’ions ou d’électrons (EELS, ToF-SIMS, ERDA..).

Caractérisation de la diffusion : mesures par faisceaux d’ions rapides (II) – T. Sauvage

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Diffusion in materials: from high temperature to complex systems – M. Deschamps

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Diffusion issues related to silicate glass corrosion – S. Gin

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Conductivité électrique des verres et fontes d’oxydes, diffusion – M. Malki

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Conductivité ionique dans les verres (T < Tg) - A. Pradel

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Quelques problématiques avec de la diffusion dans les verres du patrimoine – O. Majérus

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Diffusion dans les verres métalliques – Y. Champion

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Glass and glass-ceramics application: Materials for energy electrolytes for all-solid-state batteries – V. Viallet

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