Technologie/Matériaux/Généralités
|
plan du chapitre en cours
|
navigation rapide dans le livre de technologie
■ préface - SOMMAIRE COMPLET ■ Aspects généraux ■ Éléments de machines | ||||||
Les matériaux sont des substances d'origine naturelle ou artificielle utilisées par les hommes et par certains animaux pour confectionner des objets, des habitations, etc. Ces substances sont extrêmement nombreuses et nous venons déjà de donner ici un critère de classification.
Lors de la conception d'objets ou de constructions, le premier problème posé est celui de définir les propriétés et caractéristiques des dits objets et/ou constructions. Se pose immédiatement après le problème du choix des matériaux les mieux appropriés pour les réaliser. Ceci suppose que l'on connaisse bien leurs caractéristiques, et celles-ci peuvent être de natures très différentes, ce qui ne facilite pas la tâche :
- propriétés physiques : résistance à la rupture, limite d'élasticité, dureté, ténacité, ductilité, masse volumique, rigidité, dilatation thermique, conductivité thermique et électrique, transparence, radioactivité, point de fusion...
- propriétés chimiques : aptitude aux traitements de surface (protection, durcissement...), inertie ou agressivité, résistance à la corrosion, aux solvants, toxicité, stabilité, inflammabilité...
- propriétés de mise en forme : aptitude à la coupe, au perçage, au pliage, possibilités de moulage, de déformation plastique, de soudage, de collage, de traitements divers mécaniques, thermiques...
- propriétés esthétiques : couleur, aptitude au polissage, à la peinture...
- propriétés environnementales : aptitude au recyclage ou à l'élimination,...
- etc.
À tout ceci s'ajoutent des considérations économiques et stratégiques. Les matériaux ont évidemment un coût de revient, et celui-ci peut être très variable en fonction de critères totalement indépendants de leur nature même. Il faut également considérer les possibilités d'approvisionnement. Par exemple, les granulats nécessaires à la construction d'un important ouvrage d'art en béton atteignent des prix prohibitifs s'il faut les transporter sur de trop grandes distances. C'est ainsi par exemple que lors de la construction du pont de Saint-Nazaire, des spéculateurs astucieux et surtout bien informés ont racheté par avance toutes les carrières en activité ou abandonnées dans un rayon de 40 km...
Il existe aussi de nombreux matériaux dits « stratégiques », provenant parfois de pays instables, et dont l'industrie moderne ne peut plus se passer, ce qui pose de redoutables problèmes de géopolitique. Ces problèmes ne sont pas récents, mais ils se posent aujourd'hui avec davantage d'acuité en raison du développement des transports à l'échelle mondiale et aussi, il faut bien le dire, d'une spéculation souvent éhontée.
Souvent, pour une application donnée, divers matériaux ou combinaisons de matériaux présentent les propriétés requises pour satisfaire les besoins définis dans le « cahier des charges ». Il faut donc effectuer des choix raisonnés pour arriver au meilleur compromis, et c'est ainsi que s'est développée toute une « ingéniérie des matériaux ».
Éléments chimiques
[modifier | modifier le wikicode]Matériaux classés selon leur origine
[modifier | modifier le wikicode]Matériaux naturels
[modifier | modifier le wikicode]Matériaux artificiels
[modifier | modifier le wikicode]Matériaux classés selon leur nature
[modifier | modifier le wikicode]Céramiques
[modifier | modifier le wikicode]
pour en savoir plus : Les céramiques
Composites
[modifier | modifier le wikicode]Matériaux composites à base de carbone
[modifier | modifier le wikicode]
D'après le site informnauka.ru, des chercheurs russes cherchent les moyens d'obtenir des matériaux composites à base de carbone et dotés de propriétés prévisibles. Ces études sont menées à l'Institut Ioffé, de Saint-Pétersbourg, sous la direction de Sergueï Kidalov.
Les éléments de ces nouveaux matériaux sont des microdiamants naturels, des nanodiamants obtenus par détonation, des fullérènes et du graphite, ces deux derniers ayant des structures proches mais avec une disposition différente des atomes : les fullérènes sont des sphères vides comportant de 60 à 84 atomes, tandis que le graphite se comporte comme un empilement de feuilles.
Les chercheurs procèdent à des mélanges des divers constituants introduits sous forme de poudres et que l'on fait « cuire » à haute température et sous forte pression. En fonction des divers paramètres du processus, on peut faire varier dans de larges mesures des propriétés telles que la résistance mécanique, la conductivité thermique, la conductivité électrique, etc.
Contrairement à la fabrication de « briques » de diamant-graphite qui nécessite la présence d'un catalyseur métallique, du cobalt par exemple, il n'y a ici que du carbone extrêmement pur.
Les chercheurs russes ont montré que l'on pouvait obtenir, à partir de la poudre de diamant, des matériaux conduisant mieux la chaleur que le cuivre et l'argent. Les diamants naturels, sous forme de poudre très fine (quelques dizaines de microns), sont chauffés pendant quelques secondes à 1 800 °C sous une pression de 60 000 bars. Un excès de « cuisson » transforme les diamants en graphite ... Cette transformation est encore plus rapide avec les nanodiamants, qui sont beaucoup plus petits encore. Avec une addition de fullérènes, la transformation en graphite se produit à température plus basse, environ 1 400 °C.
Métaux et alliages
[modifier | modifier le wikicode].svg)
- Alliages ferreux
- Métaux et alliages non-ferreux
- Traitement des métaux
Polymères
[modifier | modifier le wikicode]Matières plastiques
[modifier | modifier le wikicode]
Caoutchoucs, élastomères
[modifier | modifier le wikicode]
Matériaux classés selon leurs applications
[modifier | modifier le wikicode]Composants électroniques
[modifier | modifier le wikicode]- Céramiques : substrats pour les circuits, supports de résistances, etc.
Isolants électriques
[modifier | modifier le wikicode]- Généralités
Isolants thermiques
[modifier | modifier le wikicode]- Généralités
- Isolants à base de céramiques
- Adhésifs
- Carreaux
- Composites techniques usinables
- Fibres et poudres
- Laines et feutres
- Liants
- Mastics
- Papier céramique
Matériaux réfractaires
[modifier | modifier le wikicode]Matériaux biocompatibles
[modifier | modifier le wikicode]- pour en savoir plus : les matériaux biocompatibles
- Matériaux utilisables pour le frottement
- Bronzes
- Plastiques