Céramique (Treccani)

Chimie et technologie

L’expression "produits céramiques" fait référence à une large gamme d’artefacts, qui diffèrent par leur composition, leur structure, leurs propriétés, leur utilisation, etc., et qui ont en commun le processus technologique de fabrication : ils sont obtenus à partir de matériaux incohérents (composés en grande partie de substances inorganiques non métalliques) qui sont transformés en produits formés, compacts et résistants grâce à la cuisson à haute température. Les matériaux céramiques peuvent être classés de différentes manières. Les matériaux céramiques traditionnels sont pour la plupart obtenus à partir de matières premières naturelles et, en fonction de la porosité de la pâte, sont divisés en produits à pâte poreuse et produits à pâte compacte, auxquels appartiennent le grès et la porcelaine. Les matériaux céramiques avancés (ou spéciaux), qui se caractérisent par de nouvelles fonctions (diélectricité, ferroélectricité, supraconductivité, biocompatibilité, etc.) et propriétés (résistance à la chaleur, dureté, stabilité chimique) supérieures à celles des matériaux céramiques traditionnels, sont au contraire le plus souvent obtenus à partir de produits synthétiques.

En termes de composition, les matériaux céramiques peuvent être regroupés en trois grandes catégories : a) les produits à base de silicate (cette catégorie comprend les matériaux traditionnels à base d’argile) ; b) les produits à base d’oxyde (aluminium, magnésium, zirconium, béryllium, titane, etc.) ; c) les produits non oxydés (graphite, carbures, nitrures, etc.). D’un point de vue structurel, les produits céramiques peuvent être divisés en produits vitreux, cristallins et en verre cristallin. En ce qui concerne leurs utilisations, les composés céramiques comprennent des objets ornementaux (majolique et porcelaine artistique) et des objets d’usage courant (porcelaine, faïence, terre cuite), des matériaux de construction (briques, grès), des articles sanitaires, des produits réfractaires, des abrasifs, des isolants électriques, des matériaux ferroélectriques et ferromagnétiques, des semi-conducteurs, des supraconducteurs, des cellules solaires, des prothèses biomédicales, etc.

Les différents produits mentionnés sont préparés à l’aide de matières premières et de procédés différents, qui comportent cependant tous les phases essentielles suivantes : a) préparation des matières premières ; b) mélange ; c) façonnage (ou moulage ou moulage) ; d) séchage ; e) cuisson. Enfin, pour les produits qui le nécessitent, il y a les opérations de préparation et d’application de revêtements (peintures, couvertures, glacis). Les matières premières des produits céramiques varient considérablement : des argiles plutôt impures (pour les briques) aux argiles plus pures (pour la poterie), aux mélanges de kaolin pur, de quartz et de feldspath (pour la porcelaine), aux silicates de magnésium (talc, stéatite), aux oxydes (alumine, silice, oxyde de baryum, oxyde de titane, etc.). Ces substances ont un degré de moulabilité différent, étant donné leur plasticité différente, et donc différentes méthodes sont utilisées pour le moulage, en fonction également des caractéristiques des articles à produire. Il est donc possible de travailler à sec ou par voie humide, en ajoutant aux matières premières une quantité d’eau variant de quelques pour cent (voie sèche) à 20-30% et plus (voie humide). Lorsque le mélange initial présente une plasticité suffisante, le moulage peut être effectué à la main en comprimant la pâte plastique dans un moule essentiellement en plâtre, ou sur le tour dit de potier. Les objets formés dans les moules en plâtre sont laissés dans le moule pendant un certain temps afin que les parois du moule absorbent une partie de l’humidité contenue dans la pâte, ce qui la raffermit et commence à rétrécir, ce qui facilite le détachement de l’objet des parois du moule. Pour le travail au tour, on utilise des pâtes de plus grande consistance afin que l’objet, une fois formé, ne se déforme pas lors des manipulations ultérieures. Pour de nombreux objets, en particulier ceux de faible épaisseur ou de forme compliquée, on peut utiliser un système connu sous le nom de "coulage", selon lequel les matières premières, sous forme de suspensions aqueuses, sont versées dans des moules en plâtre ; les parois internes de ces derniers absorbent une partie de l’eau contenue dans la suspension tandis que les particules solides s’épaississent sur elles en formant une couche qui reproduit la forme du moule ; une fois l’épaisseur souhaitée atteinte, la suspension en excès est retirée du moule et l’objet formé est ensuite laissé partiellement sec afin de pouvoir être extrait sans le déformer. Au cours du processus de séchage, qui s’effectue à température ambiante ou légèrement supérieure, les articles fabriqués à partir de pâtes plastiques riches en eau rétrécissent considérablement et sont souvent déformés. Pour éviter cela, les objets peuvent être moulés en comprimant fortement (quelques centaines de bars) les matières premières en poudre dans des moules métalliques avec l’ajout d’un très faible pourcentage d’eau (environ 12%). Ce système est largement utilisé dans la préparation des briques, des tuiles, etc. Ce système est largement utilisé dans la préparation des briques, des tuiles, etc. Les objets moulés, même sous haute pression, n’ont pas une structure parfaitement uniforme en tous points pour diverses raisons. Les systèmes de compression isostatique sont utilisés, en particulier pour les produits utilisés dans l’ingénierie électrique et électronique, qui ont généralement un petit volume par rapport à la surface : la poudre est placée dans un moule flexible (en caoutchouc, à parois épaisses, etc.), qui est immergé dans un fluide pratiquement incompressible sur lequel s’exerce une pression, qui est ainsi transmise de manière égale en tous points de la surface de l’objet à mouler. La cuisson est effectuée pour tous les produits céramiques, quel que soit le système utilisé pour le moulage. La température de cuisson varie en fonction des matières premières utilisées et des caractéristiques souhaitées pour les objets : entre 900 et 1400 °C pour les matériaux céramiques à base d’argile, entre 1400 et 1700 °C à l’air pour les produits céramiques avancés à base d’oxydes, entre 1700 et 2200 °C en atmosphère inerte ou sous vide pour les matériaux céramiques non oxydés (nitrures, carbures, etc.). Les objets formés peuvent subir une ou deux cuissons, selon le type de revêtement utilisé. Les revêtements les plus couramment utilisés sont de deux types : les peintures et les émaux. Les premiers sont transparents, c’est-à-dire qu’ils permettent de voir la pâte sous-jacente. Parmi les émaux, le plus connu et le plus utilisé est le blanc brillant, rendu opaque par l’oxyde d’étain, qui forme le revêtement classique de la majolique. Les peintures et les glaçures se colorent facilement avec des oxydes métalliques (fer, cuivre, cobalt, chrome, manganèse, nickel, uranium...).

Les propriétés physiques et mécaniques des produits céramiques varient en fonction de la nature des produits de départ, mais pour chaque type, elles évoluent également en fonction de la température atteinte lors de la cuisson. Pendant la cuisson, les substances les plus facilement fusibles (impuretés argileuses, feldspaths, etc.) forment une masse vitreuse qui enveloppe et recouvre les granules des composants non fusibles, de sorte qu’après la cuisson, la structure de ces produits est constituée d’une ou plusieurs phases cristallines (quartz, mullite) et d’une phase vitreuse qui lie les cristaux pour former un matériau pratiquement dépourvu de porosité et doté de bonnes propriétés mécaniques. Étant donné que la phase vitreuse confère la résistance mécanique et l’imperméabilité, mais aussi la fragilité, et que les phases cristallines confèrent une moindre dilatabilité, une plus grande réfractarité et une plus grande dureté, il s’ensuit que les propriétés des produits céramiques dépendent du rapport entre les quantités des deux phases présentes, ainsi que de leur nature. Ainsi, puisque les phases vitreuses acquièrent une certaine conductivité à haute température, de type ionique, une porcelaine riche en phase vitreuse ne peut être utilisée comme isolant pour les hautes fréquences. Les propriétés diélectriques des matériaux céramiques peuvent être améliorées soit en réduisant la quantité de la phase vitreuse, soit en modifiant sa nature (et parfois celle des phases cristallines). Ainsi, il est possible de remplacer, dans la porcelaine normale, une partie des oxydes alcalins (sodium ou potassium), provenant principalement du feldspath, par des oxydes alcalino-terreux (baryum, etc.) qui confèrent à la phase vitreuse une moindre fusibilité et également une moindre mobilité ionique. Les produits céramiques cristallins comprennent : les plaquettes à base d’alumine, dont la phase cristalline est constituée presque exclusivement d’α-alumine (elles en contiennent 80 à 99 %) ; elles se caractérisent par une résistance élevée aux agents chimiques, aux changements de température et à l’usure ; les plaquettes à base de zirconium, constituées presque exclusivement d’α-alumine. le zirconium, composé de petits pourcentages de phase vitreuse qui cimente les cristaux de zircon, ZrO2-SiO2 ; ils ont de bonnes propriétés mécaniques, mais sont coûteux ; leur coefficient de dilatation est similaire à celui de certains alliages métalliques, auxquels ils peuvent donc être soudés sans développer de tensions internes dangereuses pendant le refroidissement. Les matériaux cireux comprennent également les matériaux composites résultant de l’union de métaux et d’oxydes métalliques, également appelés fibres céramiques, qui présentent des propriétés mécaniques élevées, une résistance aux températures élevées, aux changements de température, à l’usure, etc., et sont donc utilisés notamment dans la technologie des fusées.

Dans le secteur de l’électronique, où l’on observe une tendance marquée à la miniaturisation et à l’intégration, les composants complexes (planaires ou monolithiques) basés sur un substrat céramique présentent un rapport qualité/coût particulièrement élevé et tendent à augmenter avec le développement de nouvelles technologies de production et de traitement des matériaux céramiques. Ces composants utilisent les propriétés électriques et magnétiques de différents composés céramiques, tant pour la réalisation de fonctions spécifiques que pour l’intégration de ces fonctions. Différents matériaux céramiques sont utilisés pour les composants discrets (par exemple, les condensateurs et les transistors), ainsi que pour les substrats et structures continus (par exemple, les filtres à micro-ondes), et pour les composants hybrides (par exemple, obtenus par l’intégration de nombreux composants discrets).

Les matériaux céramiques (appelés biocéramiques) sont utilisés pour les prothèses ou les organes internes artificiels. Les composants à base d’alumine sont utilisés pour les prothèses orthopédiques et dentaires en raison de leur inertie chimique et de leur capacité à ne pas interférer avec la régénération des tissus environnants. Des biocéramiques à surface active ont également été développées, capables d’établir des liens solides avec l’os en contact. Enfin, l’utilisation du phosphate de calcium pour les implants osseux résorbables suscite un intérêt considérable.

Archeologie

On considère généralement que la fabrication de récipients en céramique remonte à la période néolithique. La poterie, faite d’un mélange d’argile et de très petits fragments de pierre, façonnée à l’état brut et ensuite cuite soit sur un feu ouvert, soit dans des fours rudimentaires, occupe une place particulièrement importante dans le cadre de la nouvelle société préhistorique, car ce sont précisément ses variations qui caractérisent les différentes cultures. La présence de certaines formes et ornements céramiques coïncide avec l’implantation de groupes ethniques ou de certaines manifestations culturelles et industrielles et indique le degré de leur évolution, comme les cultures de poterie en forme d’entonnoir, de vase en forme de cloche et de corde.

L’invention du tour de potier a été d’une importance fondamentale pour le développement de la céramique. Il était déjà utilisé en Chine (dynastie Zhou, 12e-11e siècles avant J.-C.), à Babylone et au Moyen-Orient depuis l’Antiquité. ), à Babylone et en Assyrie (où les céramiques vernissées, aux glaçures de couleurs vives, étaient utilisées comme splendides décorations architecturales dans de grandioses frises figurées en relief dans les palais de Ninive, Khorsābād, Nimrud, etc.), en Égypte (où des céramiques purement siliceuses, remarquables par leur beauté et la variété de leurs couleurs, étaient produites selon une technique restée unique depuis la XVIIIe dynastie), et à Troie (2e couche).

Les civilisations préhistoriques de la mer Égée avaient c., intéressant comme document de culture, mais pas si intéressant comme objet d’art. Le c. minoen, en revanche, est particulièrement remarquable, caractérisé par une série de vases à la décoration picturale polychrome extrêmement raffinée : il a connu un développement stylistique organique, divisé en plusieurs phases, de celle où l’ornementation est géométrique et abstraite (style Kamàres, 20e-18e s. av. J.-C.), à celle dite naturaliste (motifs animaux, floraux, etc.) et à celle, dite "palatiale", plus stylisée ; on connaît aussi des statuettes de divinités modelées avec une grande vivacité. Les motifs décoratifs minoens ont été assimilés par la civilisation mycénienne et le nombre de fabriques minoennes s’est multiplié sur le continent grec, dans les îles et en Asie mineure, avec une schématisation et une géométrisation progressives qui sont devenues de plus en plus dominantes.

Le nouveau style qui émerge après le IXe siècle avant J.-C. est précisément géométrique et présente, surtout au c. attique, un haut degré de rigueur syntaxique, dans lequel même les figures humaines sont abstraitement géométriques (style dipylonien). C’est le début du développement de la peinture sur vase grecque. La décoration des vases grecs était basée sur les couleurs rouge (argile) et noire (vernis), et atteignait un grand raffinement, surtout linéaire, dans les scènes figuratives, sans variations substantielles de l’effet total des couleurs.

Le c. grec a atteint l’apogée de sa perfection aux VIe et Ve siècles (fig. A), après être passé par diverses phases classées par variétés locales et caractéristiques stylistiques, comme la phase des vases proto-attiques, réalisés à Athènes au VIIe siècle avant J.-C., avec des processions d’animaux et des scènes mythologiques. Les formes les plus caractéristiques de ce style sont le cratère, l’amphore et le skỳphos ; les figures sont dessinées à la peinture noire sur le fond d’argile clair et comportent des retouches de peinture blanche et violette. Parmi les écoles locales, l’une des plus anciennes était celle de Corinthe, qui a décliné après le milieu du VIe siècle. Les vases les mieux figurés sont ceux produits en Attique : d’abord à figures noires, puis (fin du VIe siècle) à figures rouges. La production était généralement maintenue à un niveau artistique élevé ; les personnalités de nombreux peintres du C., qui avaient l’habitude de signer leurs œuvres, sont bien connues.

Les produits grecs ont été imités en Étrurie (➔ également le bucchero), dans la région de Falisco, dans les Pouilles, en Lucanie, en Campanie, donnant naissance à la production italiotique. La Campanie est à l’origine de la plupart des poteries peintes en noir, dites étrusques-campaniennes (4e-2e siècle avant J.-C.).

Vers la moitié du Ier siècle avant J.-C., on commence à produire en Italie les "vases aretini", en vernis corail brillant, décorés en relief, qui se répandent ensuite dans le monde romain et sont imités dans diverses fabriques gauloises et germaniques (terra sigillata). Parallèlement à cette vaisselle fine, la production en gros de vaisselle brute (amphores pour liquides et céréales, doli, lampes à huile) s’est naturellement poursuivie.

L’étude des objets médiévaux est d’un grand intérêt, non seulement pour leur valeur intrinsèque, mais aussi parce qu’ils étaient souvent le vecteur d’influences entre des régions très éloignées, ayant, comme les textiles et d’autres produits similaires des arts mineurs, une très large circulation. Les techniques d’émaillage, connues de l’Assyrie et de l’Égypte anciennes, ont été transmises aux potiers byzantins qui ont décoré des récipients de graffitis de style oriental, engobés et embellis de lustres métalliques, qui ont à leur tour influencé la céramique islamique archaïque.

Avec la conquête arabe de la Perse, la céramique islamique a fusionné divers héritages techniques du passé (par exemple, la glaçure stannifère) en un art d’une grande originalité, qui s’est surtout développé après le XIe siècle et a influencé l’ensemble du monde méditerranéen. Le rôle du c. dans la décoration monumentale était unique, de l’inscription sur l’extérieur du Dôme du Rocher à Jérusalem aux murs entiers recouverts de c. dans de nombreux iwān, minarets et mosquées (Samarcande, Tabriz, Ispahan, Ardabil, Istanbul). L’utilisation monumentale du c. a influencé Byzance et, à travers l’Espagne, toute l’Europe à partir de la Renaissance. Des gouffres stupéfiants, dont la couleur est particulièrement admirable, ont été produits en Perse.

Art

C’est à partir de l’Espagne arabe, qui a produit de magnifiques objets en métal lustré, et de l’Italie que s’est amorcé le renouveau de la vaisselle européenne qui, au Moyen Âge, avait produit des objets d’usage courant fabriqués selon des techniques non raffinées. Il n’est pas certain que l’Italie doive la couche d’étain glacé aux ateliers maurico-ibériques, bien que le nom maiolica (de Majorque, une île des Baléares) donné d’abord à la c. glacée italienne, puis à toute la production d’étain glacé, puisse sembler le confirmer. En Italie, entre le XVe et le XVIe siècle, la majolique avait des centres de production de grande valeur artistique, également en raison de sa décoration peinte (fig. B) ; de là, elle se répandit au XVIe siècle en France, en Allemagne, aux Pays-Bas et en Angleterre, prenant le nom de faïence par excellence d’un des lieux de production maximale, Faenza. Parmi les autres centres de production italiens importants depuis la Renaissance figurent Cafaggiolo, Sienne, San Quirico d’Orcia, Montelupo, Casteldurante, Urbino et Albissola.

Un type particulier de c. de pâte compacte, imperméable et opaque, obtenue à partir d’un mélange d’argiles de roche sédimentaire cuites à très haute température (grès), largement utilisé dans les anciennes civilisations orientales, répandu en Europe au XVe siècle.

Au fil des siècles, les articles orientaux et islamiques ont continué à être répandus et particulièrement populaires. À partir du XIIe siècle avant J.-C., la Chine commence à produire des poteries sur le tour, qui atteignent un niveau technique et artistique exceptionnel, tant dans les poteries très raffinées que dans les figures modelées (dynasties Tang et Song) ; elles se caractérisent par une grande variété de formes, une recherche continue de couleurs précieuses (les fameux céladons, le jade vert, le sang-de-boeuf, etc.) et de nouvelles méthodes techniques. Entre le 13e et le 15e siècle, la décoration peinte avec une variété de motifs prend le dessus. Sous la dynastie Ming (XVe siècle), on a produit une céramique peinte très légère avec des motifs blancs et bleus, qui a ensuite (XVIe-XVIIe siècles) été largement diffusée et imitée en Europe (Delft). Au cours des siècles suivants, l’énorme production s’est poursuivie, ne diminuant qu’à la fin du XVIIIe siècle. (➔ Chine).

Les premières tentatives d’imitation des c. chinoises, faites de kaolin, de feldspath et de quartz, cuites à haute température, donnant un produit translucide (porcelaine), sont dues à la manufacture des Médicis à Florence au XVIe siècle (porcelaine Médicis). (porcelaine Médicis). D’autres imitations sont apparues au XVIIe siècle en France, puis ailleurs. Les premiers exemples de "porcelaine tendre" (à distinguer de la porcelaine chinoise "dure"), favorisés par la découverte de kaolin en Saxe, ont été produits au XVIIIe siècle par J.F. Böttger (Dresde, 1710). Des fabriques de porcelaine apparaissent un peu partout (Dresde, Meissen, Capodimonte, Chelsea, etc.) et produisent non seulement divers types de poteries, souvent imitées des chinoises, mais aussi des œuvres plastiques (statuettes, bustes, objets).

Les Anglais ont remplacé la faïence (blanche, à corps poreux), moins chère, connue sous le nom de faïence de Delft à partir du centre de production néerlandais, par la majolique (blanche, à corps poreux), qui a atteint un niveau éminent au début du 18e siècle, notamment grâce à J. Wedgwood.

Tout au long du XIXe siècle, la production de faïence et de porcelaine s’est poursuivie à une échelle de plus en plus industrielle. L’architecture florale (Art nouveau) a relancé l’utilisation de la vaisselle monumentale et a poursuivi le développement du design de la vaisselle industrielle qui avait commencé au XIXe siècle. Dans ce domaine, l’architecture et l’industrie du XXe siècle ont obtenu des résultats remarquables, tant sur le plan esthétique que technique. Dans le domaine de la vaisselle quotidienne ou ornementale, à côté de la production traditionnelle de Meissen, Wedgwood, Richard-Ginori, Herend, Sèvres, Limoges, etc., avec parfois des interprétations modernes, il existe une production originale liée à la sculpture et à la peinture.