La céramique est l’une des plus anciennes industries remontant à des milliers d’années. Lorsque les humains ont découvert que l’argile pouvait être trouvée en abondance et formée en objets en la mélangeant d’abord avec de l’eau puis en la cuisant, une industrie clé est née. Le plus ancien artefact en céramique connu est daté de 28 000 ans avant notre ère (BCE = Before Common Era), à la fin de la période paléolithique. Il s’agit d’une statuette de femme, appelée la Vénus de Dolní Věstonice, provenant d’un petit village préhistorique situé près de Brno, en République tchèque. A cet endroit, des centaines de figurines en argile représentant des animaux de l’ère glaciaire ont également été mises au jour près des restes d’un four en forme de fer à cheval.
Les premiers exemples de poterie sont apparus en Asie orientale plusieurs milliers d’années plus tard. Dans la grotte de Xianrendong, en Chine, on a trouvé des fragments de pots datés de 18 000 à 17 000 avant notre ère. On pense qu’à partir de la Chine, l’utilisation de la poterie s’est successivement répandue au Japon et dans la région de l’Extrême-Orient russe, où les archéologues ont trouvé des tessons d’objets en céramique datant de 14 000 avant notre ère.
L’utilisation de la céramique a augmenté de façon spectaculaire au cours de la période néolithique, avec l’établissement de communautés sédentaires dédiées à l’agriculture et à l’élevage. À partir d’environ 9 000 avant notre ère, les céramiques à base d’argile sont devenues populaires comme récipients pour l’eau et la nourriture, objets d’art, tuiles et briques, et leur utilisation s’est étendue de l’Asie au Moyen-Orient et à l’Europe. Les premiers produits étaient simplement séchés au soleil ou cuits à basse température (moins de 1 000 °C) dans des fours rudimentaires creusés dans le sol. Les poteries étaient soit monochromes, soit décorées par la peinture de motifs linéaires ou géométriques simples.
On sait que, vers 7 000 avant notre ère, les hommes utilisaient déjà des outils tranchants en obsidienne, un verre volcanique naturel. L’historien romain Pline rapporte que le premier verre fabriqué par l’homme a été produit accidentellement par des marchands phéniciens en 5 000 avant notre ère, lorsque, alors qu’ils se reposaient sur une plage, ils ont placé des marmites sur des roches riches en sodium, près d’un feu. La chaleur du feu a fait fondre les roches et les a mélangées au sable, formant du verre fondu.
Les archéologues n’ont pas été en mesure de confirmer le récit de Pline. En revanche, des objets en verre simples, comme des perles, ont été découverts en Mésopotamie et en Égypte, datant de 3 500 avant notre ère. Au début de l’âge du bronze, la Mésopotamie produisait de la poterie vernissée. Cependant, ce n’est qu’à partir de 1 500 avant notre ère que les Égyptiens ont commencé à construire des usines pour créer des verreries pour les onguents et les huiles.
L’une des premières percées dans la fabrication de la céramique a été l’invention de la roue, en 3 500 avant notre ère. L’introduction du tour a permis l’utilisation de la technique de façonnage de la roue pour produire des artefacts céramiques à symétrie radiale.
Pendant ce temps, la poterie céramique a évolué dans son utilisation de peintures de plus en plus élaborées, de sorte que ces objets ont fini par devenir de véritables pièces d’art. Les décorations impliquaient également l’utilisation d’une atmosphère oxydante et réductrice pendant la cuisson pour obtenir des effets spéciaux. Les vases grecs attiques des 6e et 5e siècles avant notre ère sont considérés comme l’apogée de cette évolution.
Pendant tout le 16e siècle de notre ère (CE = ère commune), la faïence est restée la principale classe de produits céramiques fabriqués en Europe et au Moyen-Orient. Les Chinois ont été les premiers à introduire des fours à haute température capables d’atteindre jusqu’à 1350°C et, vers 600 de notre ère, ont développé la porcelaine (un matériau avec moins de 1% de porosité) à partir d’argile kaolinique. Au Moyen Âge, le commerce par la route de la soie a permis l’introduction et la diffusion de la porcelaine dans les pays islamiques d’abord, puis en Europe, en grande partie grâce aux voyages de Marco Polo.
Au 15e siècle, les premiers hauts fourneaux ont été développés en Europe, capables d’atteindre jusqu’à 1 500°C. Ils étaient utilisés pour faire fondre le fer et étaient initialement construits à partir de matériaux naturels. Lorsque des matériaux synthétiques résistant mieux aux hautes températures (appelés réfractaires) ont été mis au point au 16e siècle, la révolution industrielle est née. Ces réfractaires ont créé les conditions nécessaires à la fusion des métaux et du verre à l’échelle industrielle, ainsi qu’à la fabrication de coke, de ciment, de produits chimiques et de céramiques.
Depuis lors, l’industrie de la céramique a connu une profonde transformation. Non seulement les céramiques et le verre traditionnels sont devenus omniprésents, mais au fil des ans, de nouveaux produits ont été développés pour tirer parti des propriétés uniques de ces matériaux, comme leur faible conductivité thermique et électrique, leur haute résistance chimique et leur point de fusion élevé. Vers 1850, les premiers isolateurs électriques en porcelaine ont été introduits, marquant le début de l’ère des céramiques techniques.
Après la Seconde Guerre mondiale, la céramique et le verre ont contribué à la croissance de nombreux domaines technologiquement avancés, notamment l’électronique, l’optoélectronique, le médical, l’énergie, l’automobile, l’aérospatiale et l’exploration spatiale. En outre, les innovations dans les techniques de traitement et de caractérisation des céramiques ont permis de créer des matériaux aux propriétés sur mesure qui répondent aux exigences d’applications spécifiques et personnalisées. Ces dernières années, le traitement des céramiques a acquis une nouvelle vigueur grâce aux nanotechnologies, ce qui permet aux fabricants d’introduire des matériaux et des produits aux propriétés non conventionnelles, comme les céramiques transparentes, les céramiques ductiles, les os hyperélastiques et les condensateurs microscopiques.
Toutes ces avancées devraient pousser l’industrie mondiale de la céramique et du verre à devenir un marché de près de 1,1 trillion de dollars en 2023, contre une estimation de 800 milliards de dollars en 2018.
Un résumé des étapes les plus pertinentes de l’histoire de la céramique et du verre est fourni dans le tableau ci-dessous.
| Année(s) | Développement |
|---|---|
| 28 000 avant notre ère | Les figurines en céramique sont utilisées à des fins cérémonielles. |
| 18 000 avant notre ère | La poterie chinoise apparaît. |
| 18 000 avant notre ère à 14 000 avant notre ère | La poterie céramique se répand en Asie orientale. |
| 9 000 avant notre ère | Les produits céramiques, tels que les vases, les briques et les tuiles, deviennent populaires au Moyen-Orient et en Europe. |
| 7 000 avant notre ère | Des outils tranchants en verre naturel apparaissent. |
| 5 000 avant notre ère | Des marchands phéniciens fabriquent peut-être le premier verre. |
| 3 500 avant notre ère | Des objets en verre simples sont fabriqués en Mésopotamie et en Égypte. |
| 3 500 avant notre ère | On invente le tour, qui sera plus tard appliqué au façonnage de la poterie au tour. |
| 3 000 avant notre ère | Des poteries émaillées sont produites en Mésopotamie. |
| 1 500 avant J.-C. | Les Égyptiens commencent à construire des usines pour la production de verrerie. |
| 700 avant J.-C. | La poterie céramique devient une œuvre d’art dans la Grèce attique. |
| 600 de notre ère | 600 de notre èreLes Chinois introduisent la porcelaine. |
| 1400s | Des fours à haute température sont développés en Europe pour un usage métallurgique. |
| 1500s | Des matériaux réfractaires à haute température sont introduits pour construire des fours pour la fabrication de l’acier, du verre, des céramiques et des ciments, ouvrant la voie à la révolution industrielle. |
| Milieu des années 1800 | Les isolateurs électriques en porcelaine et les ampoules à incandescence sont inventés. |
| années 1920 | La porcelaine enrichie en quartz à haute résistance pour les isolateurs, les bougies d’allumage en alumine, les fenêtres en verre pour les automobiles et les condensateurs en céramique sont introduits. |
| Années 1940 | La recherche sur les matériaux magnétiques à base d’oxyde (ferrites) et les matériaux ferroélectriques commence. |
| Années 1950 | Des condensateurs en céramique à base de titanate de baryum sont développés. |
| 1960s | Des isolateurs en alumine pour des tensions supérieures à 220 kV sont introduits et des applications pour les carbures et les nitrures sont développées. La première céramique transparente à base d’yttrium est inventée. Le bioglass est également découvert. |
| Années 1970 | La zircone partiellement stabilisée est développée. Des substrats en céramique cellulaire à haute performance pour les convertisseurs catalytiques et les filtres à particules des moteurs diesel sont commercialisés. |
| 1980s | Des supraconducteurs haute température en céramique sont développés. |
| 1990s | Des circuits céramiques multicouches (céramiques cofrittées à basse température) sont commercialisés. Les céramiques à faible fusion sont introduites pour les prothèses dentaires. Les premiers composites d’alumine renforcés par des whiskers sont fabriqués par pressage à chaud. Des grenats polycristallins en néodyme-yttrium-aluminium pour les lasers à semi-conducteurs sont développés. |
| Fin des années 1990 | Les initiatives en matière de nanotechnologie commencent à proliférer dans le monde entier. |
| Fin des années 1990 | Le procédé de robocasting pour l’impression 3D de céramiques est développé. |
| Années 2000 | En créant des composites à base de ZrB2/HfB2 qui résistent à des températures allant jusqu’à 2 200°C, la NASA relance l’intérêt pour le développement de céramiques à ultra-haute température (UHTC) pour la fabrication d’avions hypersoniques et de véhicules spatiaux réutilisables. |
| 2010s | Divers procédés sont développés pour l’impression 3D de céramiques techniques. En 2017, le premier os hyperélastique est créé par impression 3D. |