Verrerie à quartz : un ingrédient secret scientifique

La verrerie à quartz est l’ingrédient secret de nombreuses expériences scientifiques. Il supporte la chaleur et le froid sans se fissurer, reste inerte à la plupart des produits chimiques et n'interagit pas avec la lumière, une qualité qui le rend parfaitement transparent. Il ne change pas de forme et reste dur à froid, mais devient souple lorsqu'il...

La verrerie à quartz est l’ingrédient secret de nombreuses expériences scientifiques. Il supporte la chaleur et le froid sans se fissurer, reste inerte à la plupart des produits chimiques et n'interagit pas avec la lumière, une qualité qui le rend parfaitement transparent. Il ne change pas de forme et reste dur à froid, mais devient souple à chaud.

"Le quartz fondu implique des cristaux, mais c'est un terme inapproprié", déclare Thomas McNulty, spécialiste des matériaux chez GE Global Research et expert en quartz. "Même s'il possède des propriétés distinctes comme celles des solides cristallins, le matériau est en réalité amorphe."

McNulty affirme que les producteurs fabriquent du quartz fondu en chauffant du sable de silice ultra pur à des températures supérieures à 3 600 degrés Fahrenheit, supérieures au point de fusion de l'acier. "La silice ressemble à du sable de plage blanc et brillant", explique McNulty. "Il n'y a que quelques endroits dans le monde où vous pouvez l'obtenir, y compris ici aux États-Unis, en Caroline du Nord."

En raison du point de fusion élevé du matériau, les ouvriers utilisent des fours en tungstène et en graphite. La masse de quartz fondu qui en résulte contient des chaînes amorphes de molécules de silice pure qui confèrent au matériau ses propriétés prisées. Comme un couple fidèle, « le silicium et l’oxygène aiment vraiment être liés l’un à l’autre », explique McNulty. « Parce qu’ils sont très fortement liés, ils ont une faible réactivité avec la plupart des autres éléments.

McNulty affirme que la structure amorphe permet également au matériau de conserver sa forme même lorsqu'il est exposé à des chocs thermiques. Le « coefficient de dilatation thermique » du quartz fondu est 100 fois inférieur à celui de la plupart des métaux. "Vous pouvez garder une extrémité froide et une autre chaude et elle ne se fissurera pas", explique McNulty.

Les verriers façonnent initialement le matériau en tubes et autres formes de base et les expédient aux laboratoires pour un traitement ultérieur. Les laboratoires de GE Global Research, dans le nord de l'État de New York, emploient deux employés à temps plein qui façonnent les tubes en réacteurs personnalisés pour les chimistes, en tubes à moufle pour les fours des salles blanches, en béchers et autres ustensiles de laboratoire conçus pour des expériences spécifiques.

Le matériau merveilleux a un talon d’Achille. "Chaque fois que vous entailler sa surface, elle perd assez rapidement ses propriétés mécaniques", explique McNulty. « C'est un matériau technique et non structurel. Nous avons besoin de beaucoup de tubes.

C'est là qu'intervient Bill Jones (ci-dessus). Il fabrique de la verrerie sur mesure chez GE depuis 33 ans. Jones attache les tubes de quartz à l'intérieur de mandrins en graphite sur un tour à verre spécial, les chauffe avec un demi-cercle de chalumeaux à gaz à 3 000 degrés Fahrenheit où les matériaux deviennent visqueux comme du caramel, et les façonne avec des palettes en graphite pour obtenir la forme souhaitée. "Il n'y a pas d'école pour ça", dit McNulty. « Vous l'apprenez dans l'environnement du magasin. C'est un peu de l'art.

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