Faire vos propres céramiques peut être un moyen d'exprimer votre créativité, mais certaines techniques et matériaux utilisés dans le processus pourraient être une mauvaise nouvelle pour votre santé et l'environnement. S'il n'est pas préparé correctement, certaines céramiques émaillées peuvent lixivier des métaux lourds potentiellement nocifs. Les scientifiques rapportent maintenant des progrès vers un nouveau type de glaçure qui comprend des nanoparticules d'or et d'argent, qui sont moins toxiques et plus respectueux de l'environnement que les formulations actuellement utilisées, tout en offrant des couleurs vives.

Les chercheurs présentent leurs résultats via la plateforme en ligne SciMeetings de l'American Chemical Society (ACS).

Les glaçures rendent la céramique brillante et imperméable, et ils ajoutent aussi de la couleur, qui est révélé par la cuisson de l'objet en argile dans un four. Ces matériaux sont connus pour contenir des ingrédients potentiellement nocifs, bien que de nombreux fabricants les aient maintenant supprimés. "Mais encore aujourd'hui, vous pouvez encore trouver sur le marché des glaçures céramiques qui contiennent des métaux lourds nocifs, " dit Ryan Coppage, Doctorat., le chercheur principal du projet. "Pour obtenir les couleurs les plus vives, il a toujours été nécessaire d'utiliser des quantités plus élevées de métaux lourds, comme le baryum et le cadmium, qui peuvent s'échapper de la surface et sont toxiques à de tels niveaux."

Pour développer un glacis plus sûr de la couleur désirée, les chercheurs se sont tournés vers de minuscules nanoparticules d'or et d'argent. Bien que ces métaux soient techniquement considérés comme « lourds, " elles sont considérées comme bénignes en petites quantités. En effet, ils sont souvent utilisés dans des applications médicales, comme dans les injections pour la polyarthrite rhumatoïde et comme ingrédients dans les préparations antimicrobiennes. L'or et l'argent ont un éclat métallique jaune ou blanc très reconnaissable lorsqu'ils sont vus à grande échelle, mais une fois réduit au niveau nanométrique, c'est-à-dire entre 1 et 100 nanomètres par particule, ils peuvent prendre des teintes totalement différentes. Leur couleur change, selon la taille de la particule; les particules d'or à l'échelle nanométrique peuvent produire des rouges et des bleus profonds, et les minuscules argentés peuvent apparaître rouges ou même vert vif.

Comme il s'avère, les nanoparticules d'or et d'argent sont utilisées dans les œuvres d'art depuis des siècles, sans même que les artisans le sachent. "Les nanoparticules utilisées dans les œuvres historiques étaient accidentelles plutôt qu'intentionnelles, " dit Nathan Dinh, qui travaillait dans l'équipe. Lui et Coppage sont à l'Université de Richmond. A l'époque médiévale, les artisans broyaient l'or et l'argent en une poudre très fine ou utilisaient des sels d'or ou d'argent dans leur artisanat, tels que des vitraux et des calices aux couleurs vives. "Dans les temps modernes, personne n'a vraiment mis les nanoparticules d'or et d'argent dans les glaçures à partir de zéro, afin qu'ils puissent être cuits dans les mêmes fours que les artistes utilisent aujourd'hui, " Dinh dit. "C'est ce que nous essayons de faire avec notre travail. Notre objectif est de mettre en œuvre des techniques historiques en utilisant la technologie et le savoir-faire modernes."

Pour obtenir l'émail céramique optimal, les chercheurs ont commencé avec une base de glaçure simple et l'ont mélangée avec différentes combinaisons et tailles de sels d'or et d'argent et de nanoparticules. De là, ils ont appliqué ces émaux d'essai sur des objets en argile et les ont cuits dans un four à céramique traditionnel utilisé par des artistes locaux. Par examen microscopique, les chercheurs ont découvert que le processus de cuisson modifie la forme et la taille des nanoparticules, qui à son tour influence la couleur finale. Les teintes résultantes dépendaient de la source des métaux, ainsi que les concentrations utilisées. Et en combinant les deux métaux dans la même glaçure, Dinh et Coppage pouvaient produire une large gamme de couleurs avec le même équipement que les céramistes amateurs.

Comme seule une infime fraction de métal précieux est nécessaire pour cette nouvelle glaçure, il est à la fois rentable et écologique. En réalité, les chercheurs estiment que le vitrage d'une seule tasse ne coûterait qu'entre 30 et 40 centimes. Et parce que ces nanoparticules sont beaucoup plus efficaces pour produire des couleurs que d'autres métaux, les chercheurs n'avaient besoin d'ajouter qu'une très petite quantité d'or ou d'argent, environ 0,01 % en poids. C'est contrairement aux glaçures conventionnelles qui contiennent des métaux lourds; ces glaçures contiennent souvent 5 à 15 % de métaux lourds en poids, avec des glaçures au manganèse contenant jusqu'à 50 % pour le lustre métallique.

Prochain, Coppage et son équipe prévoient d'explorer plus avant exactement comment le processus de cuisson modifie les nanoparticules d'or et d'argent, ce qui les aidera à affiner les couleurs résultantes. Puis, ils envisagent d'incorporer d'autres nanoparticules métalliques dans les glaçures, menant potentiellement à une gamme plus large de couleurs dont la communauté artistique peut profiter.