La céramique est un produit synthétique, probablement le premier que l’homme ait fabriqué, et qui a été employé depuis l’Antiquité. La céramique traditionnelle est réalisée à partir des réactions thermiques des argiles, qui se transforment en d’autres produits stables et indéformables : c’est ce qu’on appelle la céramique des silicates, pour la différencier de certaines céramiques modernes réalisées à partir d’autres matières premières.
Un matériau céramique traditionnel est un mélange d’argiles (matériau plastique lorsqu’il est mouillé) et d’autres minéraux ou produits non plastiques, normalement visibles, comme des grains de sable, dénommé dégraissant. Durant la cuisson, à température relativement élevée (normalement supérieure à 800ºC), les argiles réagissent entre elles et, parfois, avec les inclusions non plastiques, donnant lieu à de nouvelles phases minérales, dures, compactes et indéformables qui constituent la pièce céramique. Parfois, les céramiques ont une finition sous forme de vernis, d’engobe ou de glaçure (ou une combinaison de ceux-ci) qui les rend imperméables, brillantes et permet une décoration plus ou moins sophistiquée.
L’analyse des phases développées permet d’établir les données relatives à la cuisson (une approximation de la température atteinte, par exemple), tandis que l’observation microscopique de la céramique permet d’établir les données sur les techniques employées pour leur formation (action de donner une forme), le processus de séchage, les finitions, etc. De la même manière, l’analyse des couches de finition permet d’acquérir l’information pertinente sur les techniques de production, les matériaux employés, les processus de cuisson (double, unique…), ainsi qu’apporter des données pour leur conservation et leur éventuelle restauration. Ou traitement, dans le cas de la céramique architecturale destinée à la décoration intérieure ou extérieure.
L’expérience de Patrimoni 2.0 dans le domaine de l’étude des céramiques est très large, et s’est amorcée par des projets de recherche sur la technologie de la céramique historique développés par ses membres depuis 1984. L’énorme liste de publications techniques sur ce thème permet d’assurer une qualité de l’information obtenue et une réponse à la majorité des questions qui peuvent être formulées concernant ce type de matériau.
Céramique produite à Paterna, XIIIème et XIVème s., de couleurs miel, jaune et verte sans appliquer aucun élément chromophore au mélange de la glaçure : la couleur est générée par diffusion depuis la pâte durant la seule cuisson qui est appliquée. À droite, on montre une section du verre observée au microscope électronique à balayage où l’on peut voir l’interface de cristaux de feldspaths de K et de Pb développée par la diffusion mentionnée précédemment, ainsi que la formation de cristaux de silicates de Ca distribués dans la glaçure.
La céramique opacifiée de couleur blanche consiste en un verre qui contient de nombreux cristaux de SnO2 de dimensions très réduites (de l’ordre de la longueur d’onde de la lumière visible < 1 micron), distribuées de manière homogène ou de manière hétérogène, selon le processus de manipulation des frittes et de la cuisson. Sur les images de droite, obtenue par microscopie électronique à balayage, on en voit deux exemples.
Céramique décorée au lustre métallique appliqué sur une glaçure opacifiée à l’oxyde d’étain. L’observation microscopique (image centrale) permet de voir l’hétérogénéité (variable d’une pièce à l’autre, et même dans une même pièce) : dans ce cas les tâches bleues correspondent à des concentrations de cristaux d’argent. Sur l’image de droite, obtenue par microscopie électronique de transmission, on peut voir que le lustre consiste en une couche très mince (500 nm, 0,0005 mm) composée de cristaux nanométriques de cuivre et d’argent métalliques, en définitive une couche nanostructurée semblable à celles qu’utilise l’industrie plus moderne.