Larmes bataviques : un regard sur le verre soumis à des contraintes extrêmes

 

Image de couverture : La photo montre deux larmes, réf. SGDF-18387 a & b.

Pourquoi ne pas parler du verre ?
C’est un sujet qui intéresse également les gemmologues.

Aujourd’hui, nous souhaitons vous présenter des objets extraordinaires connus sous le nom de « larmes bataviques ».

Ces larmes sont produites en laissant tomber une goutte de verre en fusion dans de l’eau froide. La surface se refroidit alors extrêmement rapidement et se solidifie, formant une couche externe en compression, constituée de molécules de SiO₂ figées dans une structure très dense et désorganisée, créant une coque rigide.

Pendant ce temps, le cœur encore liquide se contracte en refroidissant plus lentement. Comme la surface est déjà rigide, cette contraction exerce une force de tension sur celle-ci, induisant des contraintes internes très élevées.

Cet effet, combinant des contraintes bidirectionnelles opposées, rend la « tête » de la larme extrêmement difficile à casser.

Aben et al. (2016) a démontré qu’elle pouvait résister à une pression de 15 000 newtons, soit 1 500 kilogrammes-force (kgf), entre deux plaques de carbure de tungstène sans se rompre.

Cette résistance exceptionnelle s’explique par des contraintes de traction atteignant 400 à 700 MPa à la surface (mesurées par photoélasticimétrie intégrée).

En revanche, la pointe de la larme est la zone où les contraintes de traction sont les plus concentrées.

Si elle se rompt, les contraintes internes sont brutalement relâchées et l’énergie stockée est libérée dans toute la masse de la larme à une vitesse extraordinairement élevée, provoquant une fracture catastrophique (explosion en micro-fragments).

Les micrographies ont été réalisées à l’aide d’un microscope Leica M205C équipé d’une caméra Leica DMC5400, en mode z-stack.

• Photos et micrographies : F. Notari, 2025.