Regarder à travers les vitraux de l'abbaye de Westminster à Londres peut évoquer des souvenirs aussi divers et vivants que les fenêtres elles-mêmes, mais à John Mauro, chercheur en verre de Penn State, les fenêtres ont déclenché une quête pour mieux comprendre la science derrière les portails emblématiques de l'histoire.

Dans le numéro de janvier 2018 du Journal de l'American Ceramic Society , Mauro rend compte de l'enquête sur le verre du XIIIe siècle et a dissipé le mythe selon lequel le verre cathédrale est plus épais au fond en raison de la viscosité du verre, ou sa lente transition vers un liquide. Bien que cela ait été établi auparavant, mais Mauro, avec trois autres chercheurs, déterminé que la science était erronée de 16 ordres de grandeur.

Qu'est-ce que ça veut dire? Cela signifie que ces fenêtres passent à un liquide beaucoup plus rapidement qu'on ne le pensait auparavant. Cependant, la transition est encore beaucoup trop lente pour une différence notable. Par exemple, il faudrait encore des milliards d'années pour provoquer des altérations nanométriques de la forme du verre.

"C'était très amusant de s'adresser directement à une légende urbaine qui a captivé l'imagination du grand public pendant tant de décennies, " dit Mauro, professeur de science et ingénierie des matériaux. "Les matériaux vitreux ont capté l'attention de l'humanité depuis des millénaires, et j'espère que ce travail aidera à attirer davantage l'attention sur la physique et la chimie de pointe qui se cachent encore dans ces matériaux anciens et magnifiques. »

L'équipe de Mauro a trouvé plusieurs possibilités d'amélioration dans la science de l'écoulement du verre cathédrale.

D'abord, les publications précédentes considéraient les compositions modernes de silicate de chaux sodée et de verre germanique plutôt que de considérer directement une véritable composition de verre de cathédrale médiévale. Les travaux antérieurs n'incluaient pas non plus de calculs explicites d'écoulement de fluide et étaient basés sur des mesures effectuées il y a des décennies dans l'ex-Union soviétique.

Ce travail a abouti à une nouvelle théorie, l'équation de Mauro-Allan-Potuzak (MAP), qui, selon les chercheurs, capture plus précisément le flux visqueux détaillé du verre, y compris la dépendance de la composition de la viscosité du verre.

Mauro, qui a préconisé de changer la définition du verre, dit que cette recherche l'a aidé à arriver à cette conclusion. En raison de ses propriétés de transition uniques, le verre a échappé à la définition, même parmi les experts.

« Cette recherche met l'accent sur la nature hybride liquide-solide du verre, " a déclaré Mauro. "Le verre a une structure atomique semblable à un liquide et présente également un écoulement visqueux comme un liquide. Mais mécaniquement, il répond comme un matériau solide, puisque les degrés de liberté de configuration sont en grande partie gelés à des échelles de temps expérimentales typiques."

Mauro a d'abord remis en question la science derrière le verre médiéval alors qu'il étudiait Gorilla Glass à Corning, où il a travaillé pendant 18 ans à perfectionner le produit que l'on trouve dans des milliards d'appareils électroniques. Dans la première itération de Gorilla Glass, les chercheurs ont découvert qu'il rétrécissait de manière mesurable lorsqu'il était bien en dessous de sa température de transition.

"Cela nous a conduit à mesurer la viscosité à basse température du Gorilla Glass, " a déclaré Mauro. "Nous avons constaté que la viscosité à température ambiante du verre Gorilla est inférieure de plusieurs ordres de grandeur à ce qui avait été précédemment rapporté pour le verre de cathédrale médiéval. Cela m'a amené à me demander si les estimations précédentes de la viscosité à température ambiante du verre cathédrale étaient artificiellement élevées. »

Cette question a conduit Mauro à ce travail qui a finalement permis au passé de façonner l'avenir de la recherche sur le verre.