Towards a circular economy for chemically strengthened glass: Mechanochemical degradation and advanced remanufacturing

Résumé

La transition vers l’économie circulaire (EC) des verres chimiquement renforcés (VCR), utilisés dans l’électronique grand public, est freinée par un manque de stratégies de restauration et par d’importants obstacles techniques d’usinage. Ce travail étudie la dégradation des VCR induite par le vieillissement environnemental et établit une voie de refabrication validée via l’optimisation de la gravure chimique assistée par étincelle (GCAE). Initialement, l’étude comble une lacune dans la gestion des déchets de verre en proposant un modèle d'évaluation conceptuel qui s'appuie sur l’inspection par intelligence artificielle et le suivi du cycle de vie via l'Internet des objets pour évaluer l'état de dégradation du verre en fin de vie et déterminer son niveau de récupération optimal. Sur le plan scientifique, cette étude analyse les réponses environnementales complexes des VCR via des phases de vieillissement accéléré. Une analyse temporelle révèle une divergence mécanochimique où le verre boroaluminosilicate natif suit un modèle de densification de gel, tandis que le VCR subit une dépolymérisation de réseau. Le renforcement chimique induisant des modifications structurelles qui affaiblissent le réseau vitreux local, la matrice subit une sévère instabilité hydrolytique dans ses couches de surface. Par conséquent, le vieillissement accélère la lixiviation des ions alcalins, formant une couche d’altération d’hydrogel lâche et poreuse. La cartographie des interactions synergiques entre température, humidité, rayonnement UV et temps révèle un paradoxe créant une surface plus lisse mais optiquement plus floue. Les interactions hydrothermales lissent topologiquement la surface par dissolution préférentielle des aspérités selon la cinétique d’Ostwald-Freundlich. Simultanément, elles induisent un voile optique dans le spectre UV et bleu par diffusion de Rayleigh au sein d’une couche nanoporeuse protonée de moins de 50 nm. Crucialement, l’application de la mécanique de rupture élastique linéaire prouve un effet de blindage cinétique. Le profil de contrainte de compression à 40 μm neutralise l’intensité des contraintes des défauts superficiels. Les expériences confirment que la fiabilité mécanique macroscopique, incluant la dureté et la résistance aux rayures, reste invariante malgré une dégradation optique détectable. Après vérification de l’intégrité globale, ce travail établit une fenêtre de processus validée statistiquement pour l’usinage libre du Corning Gorilla Glass 3 via GCAE. En optimisant la tension, la vitesse de l’outil et la concentration de l’électrolyte, cette méthodologie évite les ruptures fragiles catastrophiques et les dommages thermiques, limitant l’écaillage des bords à moins de 5 μm. En résumé, cette recherche fournit une base scientifique robuste pour évaluer la viabilité fonctionnelle des VCR vieillis et offre la méthodologie de fabrication requise pour instaurer une EC en boucle fermée pour les verres de grande valeur en fin de vie (FdV). Ces résultats transforment les VCR en FdV d’un fardeau municipal en une matière première précieuse pour la refabrication de haute technologie.

Date	10 août 2026
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Lucas Hof (Directeur(-trice))