Développement des verres à indices de réflexion élevés dans la gamme du Visible – Infrarouge
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté de Technologie
Abstract
White colored glass glazes with high solar reflectance containing different concentrations of WO3 were prepared and characterized with respect to their optical, mechanical and microstructural characteristics, for application in mitigating the global problem of global warming, or more specifically, in countering the urban heat island (UHI) effect. With the addition of WO3 to a glass containing SiO2, B2O3, Al2O3, Na2O, CaO and ZnO, the crystallization of CaWO4 scheelite follows a bulk-type crystallization mechanism where the scheelite grows in one dimension in a patterned morphology dominated by the heating rate and WO3 concentration. Octahedral bipyramids and arrow-shaped crystals appeared in glazes containing WO3 concentration above 6%. The presence of scheelite crystals with different orientations also leads to slight variations in hardness and Young's modulus; Hv values between 8 and 8.8 GPa and E values between 72 and 83 GPa are obtained. Similarly, optical properties such as whiteness and solar reflectance increase with the presence of scheelite, and the highest solar reflectance occurs for the glaze containing arrow-shaped and bipyramidal crystals. The Egopt optical gap band of the glass decreases with the addition of WO3, which means that WO3 enters the glass matrix as a glass network modifier and increases the concentration of non bridging oxygen ions in the glass. The effects of the addition of WO3 and ZnO and as well the effect of the adopted thermal protocol for the glaze’s preparation on the different properties were also studied.
Description
Des glaçures de verre de couleur blanche et de haute réflectance solaire contenant différentes concentrations de WO3 ont été préparés et caractérisés en tenant compte de leurs caractéristiques optiques, mécaniques et microstructurales, en vue d’une application pour atténuer le problème mondial du réchauffement climatique de la planète, ou plus particulièrement pour contrer l’effet d’ilot de chaleur urbain (ICU). Avec l'addition de WO3 à un verre contenant SiO2, B2O3, Al2O3, Na2O, CaO et ZnO, la cristallisation de la scheelite CaWO4 suit un mécanisme de cristallisation de type massif où la scheelite croît en une seule dimension dans une morphologie à motifs dominée par la vitesse de chauffage et la concentration de WO3. Des bipyramides octaédriques et des cristaux en forme de flèche sont apparus dans les glaçures contenant une concentration de WO3 supérieure à 6%. La présence de cristaux de scheelite avec des orientations différentes conduit également à de légères variations de la dureté et du module d'Young ; on obtient ainsi des valeurs de Hv entre 8 et 8,8 GPa et des valeurs de E entre 72 et 83 GPa. De même, les propriétés optiques telles que la blancheur et la réflectance solaire augmentent avec la présence de scheelite, et la réflectance solaire la plus élevée se produit pour la glaçure contenant des cristaux en forme de flèche et bipyramidaux. L’énergie du gap optique Egopt du verre diminue avec l'ajout de WO3 qui agit comme modificateur du réseau vitreux, ce qui se traduit par l’augmentation de la concentration des ions d'oxygène non pontant dans le verre. L’effet de l’ajout de WO3 et de ZnO ainsi que l’effet du protocole thermique adopté pour la préparation des glaçures, sur les différentes propriétés ont également été étudiés.