--------------------
- Fracture, surface et structure des verres en silicate: aperçu des simulations informatiques atomistiques hal link

Auteur(s): Zhang Z.

(Thèses) , 2020


Ref HAL: tel-02902601_v1
Exporter : BibTex | endNote
Résumé:

La compréhension de la structure et du comportement mécanique des matériaux àl’échelle microscopique est cruciale pour la conception de nouveaux produits aux pro-priétés spécifiques. Cette thèse vise à obtenir des informations microscopiques sur lespropriétés, notamment celles de la fracture, des verres d’oxydes qui sont parmi lesmatériaux les plus utilisés au monde. À cette fin, nous utilisons des techniques desimulation atomistique de pointe pour étudier la silice et des silicates de sodium, c’est-à-dire les compositions représentatives pour de nombreux verres d’oxydes. À l’aide desimulations de dynamique moléculaire à grande échelle, la fracture dynamique des ver-res est étudiée de manière approfondie. Nous montrons que les propriétés mécaniquesdes verres sont considérablement plus sensibles au potentiel d’interaction et au pro-tocole de simulation utilisés qu’à leurs propriétés structurelles. La fracture du verrede silice est due aux ruptures de liaisons en pointe de fissure, tandis que la fracturedes verres riches en Na s’accompagne d’une croissance et d’une coalescence des cavités.Nous montrons également que l’origine microscopique du comportement transitoireprésenté par la rigidité des verres en fonction de leur composition se trouve dans ledéplacements atomiques non affines des atomes constituants. On constate que lessurfaces générées suite à la fracture sont considérablement plus rugueuses que les sur-faces formées par fusion et présentent un comportement en loi logarithmique à l’échellenanométrique (≤ 10 nm). En utilisant des simulations premiers principes, les signa-tures vibrationnelles et électroniques de certaines unités structurales, abondantes surla surface du verre, sont identifiées. De plus, l’ionicité et la force de divers types de li-aisons sont extraites à partir de ces simulations. Enfin, nous introduisons une méthodenouvelle pour caractériser la structure des liquides et des verres. Notre analyse montreque ces systèmes ont une structure tridimensionnelle étonnamment ordonnée.