Guide complet sur les matériaux : propriétés et usages

La matière et les matériaux

La matière est composée d'éléments fondamentaux (protons, neutrons, électrons).

Classification des matériaux

• Matériaux naturels : Obtenus directement de la nature (vivant ou inerte) : bois, granit, cuir, coton, laine.
• Matériaux artificiels : Obtenus par transformation de matières premières via des processus industriels.
• Matériaux recyclés : Obtenus à partir d'objets composés du même matériau.

Propriétés des matériaux

A) Propriétés mécaniques

• Densité : d = m / V.
• Dureté : Capacité d'un matériau à en rayer un autre.
• Fragilité : Se casse facilement.
• Ténacité : Résiste à la rupture.
• Malléabilité : Capacité à être étiré en feuilles.
• Ductilité : Capacité à être transformé en fils.
• Élasticité : Capacité à reprendre sa forme initiale après déformation.
• Plasticité : Capacité à conserver une déformation après l'application d'une force.
• Résistance : Aux forces de compression, tension, torsion et flexion.

B) Propriétés thermiques

• Température de fusion : Passage de l'état solide à liquide.
• Point d'ébullition : Passage de l'état liquide à gazeux.
• Chaleur spécifique : Capacité à conserver la chaleur.
• Conductivité thermique : Capacité à conduire la chaleur.
• Coefficient de dilatation : Variation de volume selon la température.

C) Propriétés électromagnétiques

Conductivité électrique et comportement magnétique.

D) Résistance chimique

Résistance à la corrosion.

E) Acoustique

Conductivité sonore : capacité à transmettre le son.

F) Propriétés optiques

Couleur, luminosité, transparence, fluorescence, indice de réfraction et polarisation de la lumière (écrans LCD).

Les métaux et minerais

Un minéral est un composé solide naturel. Les minerais sont des minéraux dont l'exploitation est rentable. L'or et le platine se trouvent à l'état pur, tandis que les autres métaux sont extraits par réduction chimique (chaleur ou électrolyse).

Le Coltan

Mélange de colombite et de tantale. Il permet d'extraire :

• Niobium : Aimants, électronique, aérospatiale, implants médicaux.
• Tantale : Condensateurs pour batteries (téléphones, ordinateurs).

Alliages courants

• Bronze : Cuivre, étain, zinc (outils, monnaie).
• Laiton : Cuivre, zinc (vis, fils).
• Acier : Fer, carbone.
• Alnico : Aluminium, nickel, cobalt (aimants).
• Alpaga : Cuivre, nickel, zinc (vaisselle, instruments).
• Constantan : Cuivre, nickel.
• Magal : Magnésium, aluminium, zinc, manganèse (carrosseries, chirurgie).
• Nicrom : Nickel, fer, chrome (résistance thermique).
• Étain : Zinc, plomb, étain, antimoine (ornements).

Composés du carbone et plastiques

Le graphite et le diamant sont deux formes de carbone pur. Les plastiques sont des substances formées de polymères (chaînes de monomères). La parkesina fut l'un des premiers polymères artificiels.

Fabrication du papier

1. Broyage du bois avec soude caustique et carbonate de calcium.
2. Blanchiment de la pâte avec des produits chimiques (chlore).
3. Ajout d'agents de consolidation (colle, kaolin).
4. Passage dans des rouleaux mécaniques.