Suivi in situ en température de la cristallisation pour des vitrocéramiques fonctionnelles – HighFive

HighFive est un projet de recherche fondamentale qui vise à déchiffrer les processus de cristallisation du verre dans des (vitro-)céramiques fonctionnelles à base d'oxyde grâce à de nouvelles techniques de pointe in situ à haute température. Les verres d'oxyde seront synthétisés par trempe du liquide fondu à haute température grâce à un nouveau système de lévitation aérodynamique installé au CEMHTI en 2022, qui démontre déjà des possibilités de contrôle et de refroidissement sans précédent. Le projet se concentrera sur quatre types de matériaux clés, tous développés récemment par l'équipe CERAM, dont les propriétés (notamment la conduction ionique, la luminescence persistante et l'expansion thermique accordable) montrent une dépendance marquée à leurs conditions de cristallisation. Leurs mécanismes de cristallisation, allant de la cristallisation hétérogène résultant d'agents nucléants/de surface/de verres à séparation de phase à la cristallisation homogène, seront étudiés par une combinaison de techniques in situ, notamment la microscopie électronique en transmission de pointe utilisant l'imagerie et la cartographie spectroscopique à l'échelle nanométrique voire atomique. Ceci est rendu possible par les récents progrès techniques des méthodes TEM in situ liés aux problèmes de dérive de l'échantillon, de défocalisation et d'irradiation. Ces progrès nous permettront de nous appuyer sur notre expertise actuelle, notamment sur une première étude TEM in situ de la cristallisation du TiO2 dans une matrice de SiO2 depuis les conditions ambiantes jusqu'à 600°C, pour permettre un changement de paradigme dans la compréhension de la cristallisation du verre et le développement de structures et de propriétés innovantes.