Les familles de matériaux :
Les matériaux métalliques : il s’agit de métaux purs (composés d’un seul élément chimique comme l’aluminium) ou d’alliages (composés d’au moins deux éléments chimiques dont un métal).
Matériaux durs, rigides, bons conducteurs de chaleur er d’électricité et opaques à la lumière visible.
Exemples : le bronze (alliage de cuivre et d’étain), la fonte (alliage de fer et de carbone).
Les matériaux organiques composés essentiellement d’atomes $\rm C$, $\rm H$, $\rm O$, $\rm N$, $\rm P$, $\rm S$. Ils sont d’origine naturelle (bois, laine, cuir) , artificielle ( acétate de cellulose) ou synthétique (les polymères).
Les matériaux minéraux composés essentiellement d’oxydes, de carbures. Ils ont une bonne résistance électrique et thermique, une température de fusion élevée et résistent à la corrosion.
Exemples : verre, céramique.
On peut aussi citer les matériaux composites qui sont obtenus en combinant différents matériaux non miscibles d’au moins deux familles différentes. On peut aussi citer les nanomatériaux qui ont des dimensions inférieures à $\rm 100~nm$.
Un matériau composite est constitué :
- D'une ossature appelée renfort qui assure la tenue mécanique du matériau composite. Le renfort permet aux matériaux composites d'avoir des propriétés isotropes, anisotropes ou orthotropes.
- D'une matrice : matériau constitué de plastique (Thermodurcissable ou Thermoplastique), métal ou céramique.
Propriétés physiques des matériaux :
- La masse volumique
- La conductivité thermique est la quantité de chaleur transférée en une unité de temps au travers d'un matériau d'une unité de surface et d'une unité d'épaisseur, quand les deux faces opposées diffèrent d'une unité de température. La conduction thermique est le mode de transfert de chaleur correspondant.
Plus la valeur de la conductivité thermique est faible et plus le matériau est isolant, plus la conductivité thermique est grande, plus le matériau est conducteur. - Grandeur caractéristique : conductivité thermique $\lambda$ en $\rm W.m^{-1}.K^{-1}$ (watts par mètre-kelvin).
- Ordres de grandeur (à une température de $\rm 20°C$) :
- Polystyrène exp. : $\rm \lambda = 0,036~W.m^{-1}.K^{-1}$,
- Acier doux : $\rm \lambda = 46~W.m^{-1}.K^{-1}$,
- Chêne : $\rm \lambda = 0,16~W.m^{-1}.K^{-1}$,
- Aluminium : $\rm \lambda = 237~W.m^{-1}.K^{-1}$.
- Le point de fusion ou la température de fusion d'un corps représente la température à une pression donnée, à laquelle un élément pur ou un composé chimique fond c'est-à-dire passe de l'état solide à l'état liquide.
- Grandeur caractéristique : température de fusion $\rm T_f$ en $\rm °C$
- Ordres de grandeur :
- Polypropylène : $\rm T_f = 163 °C$,
- Fer : $\rm T_f = 1~538 °C$,
- Cuivre : $\rm T_f = 1~085 °C$,
- Tungstène : $\rm T_f = 3~422 °C$.
