Céramiques : Étymologiquement : notion de terre cuite. Matériaux non métalliques et non organiques obtenus par l’action de fortes températures

Liaisons iono-covalentes

Propriétés communes des céramiques :

  • Résistent à des températures très élevées,
  • Résistent à la corrosion,
  • Résistent aux frottements.

Microstructure : Matériaux cristallisés en général polycristallins constitués d’un agglomérat de grains de poudre soudés entre eux par traitement thermique sans fusion (frittage)

Verres : Composition chimique : La plupart des verres sont à base d’oxydes AmOn.

Propriétés : Transparence, Isolant thermique, Isolant électrique, Inertie chimique dans l’agroalimentaire.

Liaison covalente : partage d’électrons de valence entre 2 atomes

Un matériau est dit fragile lorsqu’il rompt brutalement. Sa courbe contrainte déformation demeure linéaire (élastique) jusqu’à rupture où toute l’énergie élastique emmagasinée est libérée.

La contrainte (ou l’effort) : ce sont les efforts intérieurs exercés sur un corps, ou la force liée à la déformation d’un objet. Elle est déterminée par l’essai de traction, et est mesurée en $\mathrm{Pa}$. On peut aussi la déterminer par le calcul $\mathrm{\sigma = \frac{F}{S}}$ où $\mathrm{F}$ est la force exercée en $\mathrm{Pa}$, et $\mathrm{S}$ la surface en $\mathrm{m^2}$.

La déformation (ou l’allongement) : c'est la manière dont les matériaux sont déformés après qu'une certaine force leur soit exercée. Elle est déterminée par l’essai de traction, mesurée en pourcentage (pourcentage de déformation de la longueur d’origine), et se note $\epsilon$ (Epsilon). On peut aussi la déterminer par le calcul $\mathrm{\epsilon = \frac{\Delta L}{L}}$, où $\mathrm{\Delta L}$ est l’extension en cm et $\mathrm{L}$ est la longueur d’origine en cm.

Ces deux valeurs permettent de faire un graphique ou un diagramme de la déformation et de la contrainte pour trouver les résistances maximales, la limite d’élasticité, le point de rupture et le module d'Young d’un matériau spécifique. Cette courbe est créée en faisant un essai de traction. On peut aussi utiliser ces valeurs pour trouver le module de Young, en utilisant la loi de Hooke. En prenant en compte ces valeurs, on peut trouver à quel point le verre se brisera en fonction des forces de la contrainte et du pourcentage de déformation du verre.

La Loi de Hooke est la loi qui traite l’élasticité d'un corps. Cette loi a été mise en évidence par Robert Hooke en 1678 ; elle dicte que l'allongement d'un corps est proportionnel à la force exercée sur celui-ci. Cette loi détermine donc le comportement des solides soumis à des déformations. La relation s'écrit comme suit : 

$\mathrm{\sigma = E \cdot \epsilon}$

  • $\mathrm{\sigma}$ est la contrainte (unité de pression)
  • $\mathrm{\epsilon}$ est la déformation de l'objet (pourcentage)
  • $\mathrm{E}$ est le module de Young (unité de pression)

La loi de Hooke relie une force exercée sur un élastique ou un ressort et la distance d’extension de cet élastique (ou ressort). Ces deux facteurs (Force $\mathrm{F}$ et Extension $\mathrm{X}$) sont reliés par une constante $\mathrm{k}$, et donc l’extension et la force sont toujours relatives l'une à l'autre. En utilisant cette relation, on peut déterminer la déformation d’un objet (en pourcentage de déformation) ou la contrainte d’un objet (en unité de pression). La contrainte est mesuré en unité de pression car elle est une force.

Il permet aussi de créer une courbe de déformation-contrainte, qui montre le point de limite d’élasticité, le module de Young relativise en graphique et la résistance maximale du matériau.

Le module de Young est ce qui relie la déformation - la manière dont les objets se déforment et la contrainte de traction - aux efforts intérieurs exercés sur un corps. Ce module est utilisé dans la loi de Hooke et est déterminé avec des essais de traction qui déterminent la valeur de ce module pour un matériau spécifique et aussi quelques données importantes comme la limite d'élasticité, l'allongement et la résistance maximale. La valeur du module, mesurée en Pascal $\mathrm{(Pa)}$ augmente avec la rigidité de l’objet : plus il est dur, plus la valeur du module de Young augmente. Après des essais de traction fait par des scientifiques, on trouve que les valeurs du module de Young du verre varient de $50$ à $\mathrm{90~GPa}$, avec une moyenne générale de $69$ - $\mathrm{72~GPa}$ selon les matériaux et les structures du verre.

Dans le langage scientifique, le mot verre désigne un matériau amorphe (c'est-à-dire non cristallin) présentant le phénomène de transition vitreuse.

Le plus souvent, le verre est constitué de dioxyde de silicium (silice SiO2) et de fondants avec des additifs, comme des oxydes métalliques (PbO,crystal), et autres donnant des teintes et autres propriétés.                       

  • En chimie, un composé amorphe est un composé dans lequel les atomes ne respectent aucun ordre à moyenne et grande distance, ce qui le distingue des composés cristallisés. Les verres (minéraux, organiques ou métalliques), les élastomères et les liquides sont des composés amorphes.
  • Le verre est obtenu à partir d’une phase liquide $\mathrm{(T > Tf (°C))}$. À $\mathrm{T=Tf}$, le liquide ne peut cristalliser car la viscosité et/ou la vitesse de refroidissement est trop forte. Les atomes n'ont pas le temps de se déplacer pour former le cristal. Un liquide SURFONDU se forme, solidifié au point de transition vitreuse, $\mathrm{Tg}$.