matériaux, science et technologie des

1

Présentation

matériaux, science et technologie des, science qui a pour objet l'étude des propriétés macroscopiques des matériaux — solides élaborés par l'homme — en utilisant les principes théoriques de la physique, de la chimie et de la mécanique des solides.

Les recherches dans ce domaine sont essentiellement orientées vers des applications industrielles, telles que les nouvelles utilisations des matières plastiques, des céramiques et d'autres produits non métalliques dans des domaines autrefois réservés aux métaux.

2

Classification des matériaux

Il existe deux classes de matériaux : les matériaux cristallins et les matériaux amorphes. Parmi le premier type de matériaux, on trouve les métaux, la majorité des céramiques et des minéraux, et quelques polymères. Dans un solide cristallin, les atomes sont arrangés régulièrement dans l'espace, constituant ainsi un réseau tridimensionnel caractérisé par une grande cohésion (voir cristal ; cristallographie).

Les matériaux amorphes regroupent la plupart des polymères de poids moléculaire élevé, les verres, certains composés inorganiques et quelques éléments chimiques. Un matériau amorphe est caractérisé par un désordre moléculaire à grande distance. Il est plus difficile d'étudier la structure de ces matériaux, car ils sont inaccessibles aux rayons X. On utilise alors la microscopie électronique.

On peut également classer les matériaux selon la nature de leurs liaisons interatomiques ou intermoléculaires : liaisons ioniques, covalentes, métalliques, liaisons moléculaires ou de Van der Waals, liaisons hydrogènes (voir liaison chimique).

Par ailleurs, une autre approche consiste à classer les principaux matériaux suivant leurs utilisations : les verres, les céramiques et les métaux pour les applications mécaniques ; les polymères (matières plastiques) ; les matériaux composites ; les semi-conducteurs et les matériaux pour l’optoélectronique ; les matériaux pour l’électrochimie et la catalyse hétérogène.

3

Propriétés macroscopiques des matériaux

La connaissance des propriétés — optiques, électriques, chimiques, mécaniques — des divers matériaux permet aux ingénieurs de choisir le matériau le plus adapté pour une utilisation précise. Aujourd'hui, on interprète les propriétés macroscopiques en termes de structure et de liaisons chimiques. Pour en savoir plus sur les propriétés des différents matériaux, Voir aussi métaux ; polymères ; composites, matériaux ; verre (industrie) ; céramiques nouvelles.

4

Rhéologie

La rhéologie, science qui étudie le comportement mécanique des matériaux (déformation) sous l'effet d'une contrainte, est née pour répondre aux besoins de la technologie moderne. Lorsque l'on applique une contrainte indépendante du temps, on étudie le comportement du matériau à un instant donné. Les contraintes sont alors de différentes natures : tension, compression, torsion, flexion et cisaillement. Les matériaux peuvent alors avoir un comportement élastique (le matériau reprend instantanément sa forme initiale lorsque la force n'est plus appliquée : comportement réversible), plastique (déformation résiduelle permanente lorsque la contrainte n'est plus exercée), viscoélastique (le corps reprend partiellement sa forme initiale avec un retard après déchargement).