Introduction aux matériaux

Introduction

•Diversité des matériaux
•Origines sont souvent méconnues
•Nous allons faire un tour d’horizon des matériaux traditionnels qui constituent de nombreux objets courants.
•Les nouveaux  matériaux  remplacent certains matériaux classiques ou se combinent à eux lors de la réalisation d’objets. Ils permettent aussi de nouvelles utilisations.

Les classes de matériaux

A. Les polymères et les matériaux naturels :

•Les Polymères ou matériaux naturels :
Monde vivant : animal/végétal
os, cartilage, coquillage cheveu, laine, cuir, bois, tissus, ivoire
exemple de la seiche : coquille interne permettant la création
d’une cavité d’air
•Les polymères de synthèse :
Il apparaissent sous le nom de matières plastiques
au XXeme et constituent la plupart de objets courants.
Le premier polymère de synthèse est le celluloïd : du nitrate de cellulose et du camphre

B. Les céramiques :

•Les céramiques traditionnelles et les verres
Matériaux à base d’oxydes (oxygène + élément)
Silex : céramique
Obsidienne : verre volcanique
Basalt
Poterie en terre cuite : argile
Ciment
Pierre : Temples etc…
•Les céramiques techniques :
céramique traditionnelle + nitrure (azote+ élément) + carbures (carbone + élément)
composants électroniques
pièces techniques : ex couteau

C. Métaux et alliages :

•Les métaux à l’état natif :
Cuivre (chalcopyrite),
argent, or , platine,
antimoine
•Les métaux issus de minerais :
les oxydes : bauxite, les sulfures : galène, sphalérite,
les carbonates : malachite, sidérite
les silicates : garniérite
•Les alliages métalliques :
Un alliage est l’ajout d’un élément (autre métal ou carbone ou silicium)
à un métal de base pour améliorer sa dureté, sa résistance à la corrosion, coulabilité…

Le travail des matériaux : de l’intuition à la science

A. Le façonnage des matériaux : flèches en bois, pointes en pierre…

B. L’agencement de la matière : les tissus

C. Du minerai de couleur martelé au cuivre chauffé grâce au feu : une utilisation courante

D. Quel matériaux pour quel usage ?

La lame en acier dure en surface et ductile à la fois.
La lame peut se plier lors des chocs avec les armures, ce qui évite la casse.

E. La première loi mathématique : la loi de Hooke XVIIeme

F. L’arrangement cristallin XVIIIeme

René Haüy fait tomber un cristal de carbonate de calcite

Il constate que les fragments ont un même caractère de facette que le cristal d’origine
 
Le cristal est organisé de façon périodique.
Ces études sur les cristaux laissent pressentir la notion d’atome !

G. L’aspect chimique selon Lavoisier fin XVIIIeme

Lavoisier révolutionne la visionde la matière :la terre, l’air, l’eau et le feu  Il est à le père de lachimie moderne

La masse et le nombre d’espèces se conservent : il quantifie la matière

H. La métallurgie : à la croisée de la physique, de la chimie et de la mécanique : un nouveau concept

I. Le modèle est appliqué aux autres matériaux

Deux siècles après le début de la métallurgie moderne, le concept est appliqué aux autres matériaux La connaissance et la maitrise des phénomènes microscopiques permettent de créer des matériaux aux propriétés et performances voulues. Il existe aujourd’hui beaucoup plus de plastiques que d’alliages métalliques

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