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A comprehensive study of the glass/translucent anti-glass/transparent ceramic structural ordering in the Bi2O3Nb2O5–TeO2 system
Morgane Dolhen
1
Mathieu Allix
2
Vincent Sarou-Kanian
2
Franck Fayon
2
Cécile Genevois
3
Sébastien Chenu
1
Pierre-Eugène Coulon
4
Maggy Dutreilh-Colas
1
Julie Cornette
5
Jean-René Duclere
1
François Brisset
6
Olivier Masson
1
Philippe Thomas
1
Gaëlle Delaizir
1
1
IRCER-AXE3 - IRCER - Axe 3 : organisation structurale multiéchelle des matériaux
IRCER - Institut de Recherche sur les CERamiques : AXE3
Morgane Dolhen 1
Auteur
Mathieu Allix 2
Auteur IdHAL : mathieu-allix ResearcherId : http://www.researcherid.com/rid/ C-1679-2008 ORCID : https://orcid.org/0000-0001-9317-1316
Vincent Sarou-Kanian 2
Auteur
Franck Fayon 2
Auteur IdHAL : franck-fayon ORCID : https://orcid.org/0000-0001-5086-5625
Cécile Genevois 3
Auteur
Sébastien Chenu 1
Auteur IdHAL : sebastien-chenu ORCID : https://orcid.org/0000-0002-5648-9779
Pierre-Eugène Coulon 4
Auteur
Maggy Dutreilh-Colas 1
Auteur
Julie Cornette 5
Auteur
Jean-René Duclere 1
Auteur Etablissement employeur : Université de Limoges
François Brisset 6
Auteur
Olivier Masson 1
Auteur
Philippe Thomas 1
Auteur
Gaëlle Delaizir 1
Auteur
1
IRCER-AXE3 - IRCER - Axe 3 : organisation structurale multiéchelle des matériaux (Centre européen de la Céramique - 12 rue Atlantis
87068 LIMOGES CEDEX 3 - France)
- IRCER - Institut de Recherche sur les CERamiques : AXE3 (Centre Européen de la Céramique, 12 Rue Atlantis, 87068 LIMOGES CEDEX - France)
- IPAM - Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (Centre Européen de la Céramique
12, rue Atlantis, parc d’Ester
87068 Limoges Cedex - France)
- UNILIM - Université de Limoges (33 rue François Mitterrand BP23204 87032 Limoges - France)
- INC - Institut de Chimie du CNRS : UMR7315 (3 Rue Michel-Ange 75 016 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7315 (France)
- IPAM - Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (Centre Européen de la Céramique
12, rue Atlantis, parc d’Ester
87068 Limoges Cedex - France)
2
CEMHTI - Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (Site Cyclotron, CS 30058, 3A rue de la Férolerie, 45071 Orléans Cedex 2
Site Haute Température, CS 90055, 1D avenue de la Recherche Scientifique, 45071 Orléans Cedex 2 - France)
- UO - Université d'Orléans : UPR 3079 (Château de la Source - Avenue du Parc Floral - BP 6749 - 45067 Orléans cedex 2 - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UPR 3079 (France)
3
GPM - Groupe de physique des matériaux (Avenue de l'Université, BP 08, 76801 Saint-Etienne-du-Rouvray Cedex - France)
- UNIROUEN - Université de Rouen Normandie (1, rue Thomas Becket 76821 Mont-Saint-Aignan Cedex - France)
- NU - Normandie Université (Esplanade de la Paix - CS 14032 - 14032 Caen Cedex 5 - France)
- INSA Rouen Normandie - Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (Avenue de l’Université 76801 Saint-Étienne-du-Rouvray Cedex - France)
- NU - Normandie Université (Esplanade de la Paix - CS 14032 - 14032 Caen Cedex 5 - France)
- INSA - Institut National des Sciences Appliquées (France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR6634 (France)
4
CEMES - Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (29 Rue Jeanne Marvig - BP 94347 31055 TOULOUSE CEDEX 4
- France)
- INSA Toulouse - Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (135, avenue de Rangueil - 31077 Toulouse cedex 4 - France)
- ICT-FR 2599 - Institut de Chimie de Toulouse (118 Route de Narbonne 31062 Toulouse cédex 9 - France)
- IRD - Institut de Recherche pour le Développement (Siège Le Sextant 44, bd de Dunkerque CS 90009 13572 Marseille cedex 02 - France)
- UT3 - Université Toulouse III - Paul Sabatier (118 route de Narbonne - 31062 Toulouse - France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : FR2599 (France)
- Toulouse INP - Institut National Polytechnique (Toulouse) (France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- UT3 - Université Toulouse III - Paul Sabatier (118 route de Narbonne - 31062 Toulouse - France)
- Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées (41 Allée Jules Guesde, 31000 Toulouse - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UPR8011 (France)
5
IRCER - Institut de Recherche sur les CERamiques (Centre Européen de la Céramique, 12 Rue Atlantis, 87068 LIMOGES CEDEX - France)
- IPAM - Institut des Procédés Appliqués aux Matériaux (Centre Européen de la Céramique
12, rue Atlantis, parc d’Ester
87068 Limoges Cedex - France)
- UNILIM - Université de Limoges (33 rue François Mitterrand BP23204 87032 Limoges - France)
- INC - Institut de Chimie du CNRS : UMR7315 (3 Rue Michel-Ange 75 016 Paris - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR7315 (France)
6
ICMMO - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (bat. 420 91405 ORSAY CEDEX - France)
- UP11 - Université Paris-Sud - Paris 11 (Bâtiment 300 - 91405 Orsay cedex - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR8182 (France)
Abstract : The full and congruent crystallization of the Bi0.8Nb0.8Te2.4O8 (BNT) glass leads to perfectly transparent ceramic in both the visible and near infrared ranges. While heating the parent glass, an intermediate structural regime order-called anti-glass-that shows chemical inhomogeneity at the nanometer scale and with a long-range cationic ordering while retaining a strong local anionic disorder is observed. Here, we report on the crystallization sequence starting from the Bi0.8Nb0.8Te2.4O8 glass system and show that an intermediate Bi0.8Nb0.8Te2.4O8 anti-glass phase (polymorph 1) is first formed, before transforming into a more ordered and ceramic material (polymorph 2). In particular, we provide a comprehensive structural study of the crossover between glass and its crystalline counterpart through intermediate steps. Similarities and differences between the structures, microstructures of Bi0.8Nb0.8Te2.4O8 glass, anti-glass and ceramic materials of identical composition are investigated in details at different length scales 2 by X-ray and neutron powder diffraction, SEM-EBSD, TEM, NMR and Raman spectroscopy. The optical properties of the anti-glass and ceramic are discussed in correlation with the structure and microstructure observations. This study paves the way for understanding the complex mechanisms at the origin of the full and congruent crystallization from the parent glass.
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Article dans une revue
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https://hal-unilim.archives-ouvertes.fr/hal-02551064
Contributeur : Beatrice Derory <>
Soumis le : mardi 17 novembre 2020 - 17:32:46
Dernière modification le : jeudi 3 décembre 2020 - 03:32:37
Contributeur : Beatrice Derory <>
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Dernière modification le : jeudi 3 décembre 2020 - 03:32:37
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Identifiants
- HAL Id : hal-02551064, version 1
- DOI : 10.1016/j.actamat.2020.02.062
Collections
INSA-GROUPE | IPAM | COMUE-NORMANDIE | INC-CNRS | CEMES | GPM | IRCER | IRCER-AXE3 | UNIROUEN | SPCTS-AXE3 | SPCTS | UNILIM | UNIV-TLSE3 | CNRS | UNIV-ORLEANS | INSA-TOULOUSE | INSA-ROUEN | CEMHTI | IRD
Citation
Morgane Dolhen, Mathieu Allix, Vincent Sarou-Kanian, Franck Fayon, Cécile Genevois, et al.. A comprehensive study of the glass/translucent anti-glass/transparent ceramic structural ordering in the Bi2O3Nb2O5–TeO2 system. Acta Materialia, Elsevier, 2020, 189, pp.73-84. ⟨10.1016/j.actamat.2020.02.062⟩. ⟨hal-02551064⟩
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