Chimie des matériaux BTS CIM ( module 9 : 7h) Eclipse à ...jl.domec.free.fr/siteDjl_fichiers/TP-Cours_BTS_CIM/cours/Mod9... · Chimie des matériaux BTS CIM ( module 9 : 7h) Eclipse

Chimie des matériaux BTS CIM ( module 9 : 7h) Eclipse à Chéraute

Programme :

1. DÉFINITIONS:

1.1. CHIMIE:

La chimie est la science qui étudie la composition, les réactions et les propriétés de la MATIÈRE. La chimie est par nature interdisciplinaire et relie les sciences naturelles, elle a un rôle indispensable dans le fonctionnement de notre monde et dans l'existence de la vie.

1.2. MATIÈRE :

La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les pluscommuns sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux.

Elle occupe de l'espace et la quantité de matière se mesure à l'aide de la masse (lorsqu'il s'agit decompter des particules de matière, on utilise la mole).

Ce cours sera complété par des exposés sur chacune des 5 familles de matériaux (en distinguant les alliages à mémoire de forme) , réalisés par les étudiants, présentés à la classe .

L'évaluation de ces exposés portera sur la prestation orale(10' + 5' Questions) et le dossier papier informatisé .

Physique Appliquée-Lycée du Pays de soule 07/09/14-CourChimMatMod9BTScim.odt-Djl-Page: 1 / 42


1.2.1. ÉTATS DE LA MATIÈRE

● l'état solide: Un solide possède une forme

Les molécules ou les atomes sont liés rigidement dans des assemblages souvent cristallins.

● l'état liquide:Un liquide prend la forme du récipient. Sa surface au repos est plane et horizontale.

Les molécules ou les atomes sont liés en longues chaînes déformables . Image des spaghettis .

● l'état gazeux: Un gaz n'a pas de forme propre il tend à occuper toute la place disponible.

Les molécules ou les atomes sont très peu liés entre elles.

Elles sont beaucoup plus éloignées que dans l'état solide et l'état liquide et s'agitent beaucoup .

On qualifie de vaporeuse une personne dont l'attitude est instable et agitée .

Exercices :

Nommer un exemple de corps pur pour chaque état ainsi que sa formule chimique.

Que peut on dire de l'eau, sur terre , du point de vue états de la matière ?

Nommer et décrire sommairement d'autres états de la matière :Plasma, verre,...



1.3. MATÉRIAUX :

Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.

Un matériau est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés particulières et mise en œuvre en vue d'un usage spécifique.

1.3.1. PRÉSENTATION DES DIFFÉRENTES CLASSES DE MATÉRIAUX

1.3.2. SITUER LES ÉLÉMENTS CHIMIQUES DE BASE DES MATÉRIAUX DANS LETABLEAU PÉRIODIQUE:

Notation des éléments chimiques.

LIAISON ENTRE LES ATOMES ET FORMATION DE MOLÉCULES

Dans une même colonne du tableau périodique, on a placé des éléments aux propriétés chimiques semblables.



1.3.3. LIAISONS CHIMIQUES:

● Liaison covalente:Deux atomes mettent en commun un doublet d'électrons .● Liaison ionique:Attraction électrostatique d'ions entre ions portant une charge de signe contraire .

1.3.4. COMPOSITION CHIMIQUE DES MATÉRIAUX:

MÉTAUX:

Un ou plusieurs métalavec parfois un autre

élément:

Ex: acier

alliage Fe+C

Liaison métallique:

Mise en commun parplusieurs millions

d'atomes d'électrons libresqui permettent aussi laconduction électrique.

Malléables , ductiles ettenace.

CÉRAMIQUESTechniques:

liaisons ioniques oucovalentes.

Matériaux cristallins.

Ordre à longue distance.

Dures et Fragiles .

Faible ténacité.

● Mise en forme:

A l'état solide(poudre)puis chauffée.

VERRES

Dans le langagescientifique, le mot verre

désigne un matériauamorphe (c'est-à-dire non

cristallin) présentant lephénomène de transition

vitreuse.

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

liaisons ioniques oucovalentes.

Pas d'ordre à longuedistance.

Durs et Fragiles

● Mise en forme:

A l'état liquide

POLYMÈRE:

Matériau organique.

Assemblage de moléculesidentiques (monomère),

formant des chaînescarbonées.

Liaisons COVALENTESdans les chaînes .

Liaison physique de Vander Waalls entre chaîneset parfois pont covalent.

Propriétés mécaniquesdépendantes des liaisons

et du monomère.

● Amorphe: En chimie, un composé amorphe est un composé dans lequel les atomes ne respectent aucun ordreà 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.

● Transition vitreuse :Le verre est obtenu à partir d’une phase liquide (T > Tf (°C) ) . À 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, Tg. {Tg < Tfusion } . http://fr.wikipedia.org/wiki/Verre#Transition_vitreuse Pour une température inférieure à Tg, le matériau est un solide avec le désordre structural d’un liquide . c'est un verre. Le désordre, et donc l’entropie, sont plus élevés dans un verre que dans un cristal.Ainsi, le verre est un matériau métastable, évoluant inévitablement vers l’état cristallin mais pouvant persister à l’état vitreux sur des périodes de temps très longues.L’obsidienne, verre volcanique naturel, dont on peut trouver des spécimens vieux de plusieurs millions d'années.De l'eau surfondue (liquide à T° < O°C ), dans les nuages, givre brutalement au contact d'un objet, comme l'aile d'un avion provoquant des catastrophes .

● Un fondant est une substance qui sert à faciliter la fusion de certains corps en chimie (Ex le Soufre S pour le verre classique à base de silice.

● Les Forces de Van de Waals (VdW), du nom du Hollandais Johannes Diderik Van der Waalls, (1837 -1923), prix Nobel de physique 1910, sont des forces électromagnétiques résiduelles faibles, d’origine quantique, s’exerçant entre des molécules et même des atomes neutres.


http://fr.wikipedia.org/wiki/Amorphe

http://en.wikipedia.org/wiki/Van_der_Waals_force

http://fr.wikipedia.org/wiki/Chimie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fondant_(chimie)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Volcan

http://fr.wikipedia.org/wiki/Obsidienne

http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9tastable

http://fr.wikipedia.org/wiki/Cristal

http://fr.wikipedia.org/wiki/Entropie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Liquide

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89tat_solide

http://fr.wikipedia.org/wiki/Verre#Transition_vitreuse

http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Transition_vitreuse&action=edit&redlink=1

http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Transition_vitreuse&action=edit&redlink=1



http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lastom%C3%A8re

http://fr.wikipedia.org/wiki/Verre


http://fr.wikipedia.org/wiki/Atome






1.3.5. LE TABLEAU DE MENDELEÏEV

Les lignes du tableau indiquent le nombre de couches électroniques ou PÉRIODE

Les colonnes I,II,III, .... indiquent le nombre d'électrons( e¯ ) périphériques.

Les éléments dits de transition (métaux) entre II et III ont 1 ou 2 e¯ périphériques.

LES GRANDES FAMILLES D'ÉLÉMENTS CHIMIQUES:



2. ÉTATS DE LA MATIÈRE ET CHANGEMENTS D'ÉTAT:

La matière première, souvent solide pour les métaux, verres et céramiques, doit subir des changement d'étatlors de la transformation vers le matériau final .

2.1. CHANGEMENT LIQUIDE <-> SOLIDE:

2.2. CHANGEMENT LIQUIDE <-> GAZ:



2.3. SUBLIMATION SOLIDIFICATION:

2.4. PETIT QCM:


PRESSION


3. STRUCTURE DES MATÉRIAUX ET PROPRIÉTÉS MACROSCOPIQUES

3.1. LES PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DES MATÉRIAUX concernent toute les propriétés caractéristiques à la matière sans action mécanique(repos), on peut définir principalement :

- sa masse volumique (en g/cm³)

- ses divers comportements à la chaleur :

• la fusibilité qui est caractérisée par la T° de fusion

• la fluidité concernant principalement les pièces de moulage

• la soudabilité définissant le type de soudage approprié

• la conductibilité thermique

• la dilatation influant sur le moulage ou l’assemblage de certains assemblages

mécaniques

-la conductibilité électrique , les propriétés mécaniques(élasticité, dureté, ductilité, ténacité, résistance..),

les propriété magnétiques .

3.2. Les propriétés chimiques des matériaux regroupent les comportements de la matière à selaisser chimiquement manipuler. Cela concerne : - le comportement chimique de la matière face aux attaques extérieures: corrosion, oxydation … - Face aux agents et acides chimiques en tout genre - La capacité chimique à obtenir des alliagesCes propriétés peuvent être modifiées par des traitements thermochimiques tel la cémentation ou la sulfuration, la galvanisation(Zn fondu) ou Nickelage , Chromage , contre la corrosion....



NOUS NOUS INTÉRESSONS SURTOUT AUX PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES DES MATÉRIAUX.

3.3. PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES DES MATÉRIAUX :

3.3.1. DURETÉ:

Essai BrinellLe pénétrateur est une bille de diamètre D. On détermine le diamètre moyen "d" de l'empreinte laissée par le pénétrateur sur la surface , la charge « F » étant retirée.

Essai RockwellIl existe 2 types de pénétrateurs: Pour les fortes duretés, essai C le pénétrateur est un diamant conique . Pour les faibles duretés, essais B et F le pénétrateur est une bille en acier trempé.

LES POLYMÈRES ET COMPOSITES SONT GÉNÉRALEMENT MOINS DURS QUE LES MÉTAUX. LES MÉTAUX ÉTANT MOINS DURS QUE LES CÉRAMIQUES OU LES VERRES.



3.3.2. COMPORTEMENT SOUS CHARGE (CONTRAINTE)

RAPPELS

La loi d'élasticité est la loi de Hooke : =E . ; σ est la contrainte, E est le module de Young, est la déformation. Avec le module de cisaillement (G) et le coefficient de Poisson (ν)} : E=2 1G .

En traction, voir TP jauges , T=− . ; STRICTION.

Un matériau dont le module de Young est très élevé est dit rigide. L'acier, l'iridium, le diamant, sont des matériaux très rigides, l'aluminium et le plomb le sont moins, les matières plastiques et organiques sont généralement peu rigides. Il ne faut cependant pas confondre élasticité et rigidité puisque la rigidité d'une poutre par exemple dépend de son module de Young mais aussi du moment d'inertie de sa section.

EXEMPLES DE COURBES CONTRAINTE/DÉFORMATION DE POLYMÈRES:

RUPTURE DES MATÉRIAUX DUCTILES OU FRAGILES

Rupture ductile - Critère en germination - Endommagement en présence de localisationRupture fragile - Amorçage du Clivage - Arrêt du clivageEchelles dans les structures endommagées


http://fr.wikipedia.org/wiki/Plomb

http://fr.wikipedia.org/wiki/Aluminium

http://fr.wikipedia.org/wiki/Diamant

http://fr.wikipedia.org/wiki/Iridium

http://fr.wikipedia.org/wiki/Acier

http://fr.wikipedia.org/wiki/Coefficient_de_Poisson

http://fr.wikipedia.org/wiki/Module_de_cisaillement

http://fr.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9formation

http://fr.wikipedia.org/wiki/Contrainte

http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Hooke


3.3.3. RIGIDITÉ, RÉSISTANCE, TÉNACITÉ. DÉFINITIONS :

EXEMPLES



3.3.4. TÉNACITÉ : RÉSISTER À LA PROPAGATION DE FISSURES EXISTANTES

(amenant à la RUPTURE de l'éprouvette).TOUTES LES STRUCTURES SONT "FISSURÉES".

LE COMPORTEMENT FRAGILE OU DUCTILE d'un matériau DÉPEND DE LA TEMPÉRATURE.

Au dessous de la température de transition du matériau, il est fragile .

ESSAI DE TÉNACITÉ

( RUPTURE ) en fonction dela température de

l'éprouvette.

QUELLE EST LATEMPÉRATURE DE

TRANSITION FRAGILEde cet acier Bainitique ?

La bainite: dure et assezfacile à usiner, obtenue par

refroidissement assezrapide de l'acier liquide.

L’ESSAI DE TÉNACITÉ:

permet de mesurer la résistance d’un matériau à la rupture fragile ( RUPTURE ) ou à la déchirure ductile.

On soumet une éprouvette entaillée à des contraintes .

L'entaille permet de localiser la fissure et d'étudier sa propagation et son faciès .

Il va plus loin que l’essai traditionnel de résilience (Choc sur éprouvette entaillée: mouton de charpy).



■ MATÉRIAUX FRAGILES:

Compte tenu du fort module d'élasticité(Young) E de ces matériaux , ils se déforment peu sous contrainte , avant rupture brutale par propagation des fissures . Il n'y a pas de dislocation dans la structure du matériau et donc pas de déformation plastique. La fissure se propage par concentration de contrainte en suivant des lignes de fragilité . On peut stopper les fissures (voir L'adhérence des pattes de grenouille en Annexe)

ASPECT BRILLANT À GRAINS NETS (qq m)au MEB (Microscope Electronique à Balayage) .

RUPTURE FRAGILE– Amorçage du Clivage– Arrêt du clivage

Le clivage est favorisé par les DISLOCATIONS qui sont des défauts d'arrangement des atomes dans les cristaux.

Vidéo de la rupture par clivage d'un cristal.http://www.unit.eu/Members/gtadmin/depotcours/MECANIQUErupture/principe1/speechi.html


http://www.unit.eu/Members/gtadmin/depotcours/MECANIQUErupture/principe1/speechi.html


● MATÉRIAUX DUCTILES :

Vidéo de la rupture ductile.http://www.unit.eu/Members/gtadmin/depotcours/MECANIQUErupture/principe1/speechi.html

CÔNES ET CUPULES ASPECT FIBREUX ET MAT

micrographie au MEB .


http://www.unit.eu/Members/gtadmin/depotcours/MECANIQUErupture/principe1/speechi.html


MICROSTRUCTURE ET RUPTURE DU MATÉRIAU

LES MÉTAUX INDUSTRIELS SONT POLYCRISTALLINS. Donc HÉTÉROGÈNES au microscope. Ceci influence le CHAMP DES CONTRAINTES à l'intérieur du matériau et donc sa TÉNACITÉ .

LA DISLOCATION : C'est un défaut linéaire dans l'arrangement des atomes .

Elle propage la déformation et influe sur les propriétés mécaniques du solide .

Pour rappel, un MONOCRISTAL est un SOLIDE PARFAIT, alors que dans un SOLIDE RÉEL il y a plus de DÉFAUTS, CE QUI FRAGILISE LE MATÉRIAU .



MÉTAUX ET ALLIAGES:

Les éléments d'alliages sont le plus souvent des métaux, mais ils peuvent également être d'autres élémentschimiques : le carbone dans l'acier ou la fonte, le silicium dans l'aluminium,etc.

Structure.

Données expérimentales.

Les rayons X permettent de déterminer la structure des métaux, ce qu’étudie la cristallographie. On en retire les distances inter-atomiques et la position des plans réticulaires. Par exemple le Fer qui présente une maille CFC .

Interprétation.En fait, plus le nombre d’électrons impliqués dans la liaison métallique est grand, plus l’énergie réticulaire est forte .l’énergie réticulaire du métal va imposer la valeur de son enthalpie de sublimation(énergie pour passer de l'étatsolide à l'état gazeux), celle de la distance interatomique, et donc celles de la compacité et de la densité du métal. Propriétés mécaniques.On distingue les propriétés mécaniques liées à la résistance (ténacité->essai de traction ; dureté: essai de pénétration ; résilience: essai de choc) et à la mise en forme (malléabilité:mise en feuilles; ductilité : obtention de fils)

L’observation microscopique de la zone de striction montre des décrochements dans la section de la base suivant des plans obliques par rapport aux forces de traction : il y a glissement le long des plans réticulaires.

On montre aussi que des MONOCRISTAUX MÉTALLIQUES obtenus avec beaucoup de soin sont beaucoup PLUS TENACES que les métaux (rapport de 1 à 10000).

Cela est causé par les défauts réticulaires : il y a rupture des périodicités du réseau. Les types de défauts réticulaires sont les suivants :– défauts ponctuels (lacunes, atomes interstitiels, atomes étrangers, soit par insertion, soit par substitution) – défauts linéaires : dislocations. – défauts plans: défauts d’empilement.Si l’on arrive à supprimer les dislocations, le métal devient moins malléable, plus tenace, plus dur. Par exemple : le Duralumin (Cu , Al) RECUIT. Il présente des plages d’un composé intermédiaire CuAl2 qui s’opposent aux dislocations.Autres propriétés.

LA CONDUCTIVITÉ ÉLECTRIQUE : due au nuage d'électrons libres de la liaison métallique . la résistivité est faible. Elle est limitée par les défauts du cristal et les vibrations thermiques (aux hautes températures ). Certains semi-métaux sont semi-conducteurs (Si, Ge).

L’ÉCLAT MÉTALLIQUE : les métaux réfléchissent énormément la lumière. Certains sont colorés. (Cu : rouge, Au : jaune)

LA CONDUCTIBILITÉ THERMIQUE: due au nuage électronique, car l’agitation thermique des électrons se propage facilement, provoquant une élévation de température des parties non chauffées.


http://fr.wikipedia.org/wiki/Fonte_(m%C3%A9tallurgie)


http://fr.wikipedia.org/wiki/Carbone


MÉTAUX ET ALLIAGES, STRUCTURE, ÉLABORATION ET APPLICATIONS

ÉLABORATON DES MÉTAUX , LA MÉTALLURGIE :

La métallurgie est l’ensemble des procédés d’extraction, de production, de transformation à chaud des métauxferreux, des métaux non ferreux et de leurs alliages.

Elle englobe aussi les techniques d’élaboration, de formage, de transformation et de traitement des métaux,ainsi que l'étude des microstructures formées par les éléments métalliques et les propriétés physico-chimiques

de ces matériaux.

LES PROCEDES DE FABRICATION :

Les métaux sont extraits de minerais et transformés selon différents procédés pour obtenir des métaux purs oudes alliages. Les transformations des métaux se font par fusion, par déformation mécanique à chaud ou à

froid en utilisant selon les cas le laminage, le forgeage, le matriçage, l’emboutissage, l’estampage, l’étirage, lefilage et le tréfilage ou le frittage. Des traitements(thermiques...) améliorent les propriétés mécaniques.

EXEMPLE :L' ALUMINIUM La bauxite contient de l'alumine (Al2O3), qu'il faut d'abord extraire. Pour cela la bauxite doit être traitée par

une solution de soude. On obtient un précipité de Al(OH)3 qui donne de l'alumine par chauffage.

L'aluminium est extrait par électrolyse et récupéré à la cathode .

ÉLABORATION DES FONTES ET ACIERS

1/Benne de chargement et trémie :Les bennes parviennent au somment du haut-fourneau et déversent leur contenu (Coke+fondant + minerais de fer )par une trappe à ouverture commandée : la trémie.2/Gueulard : de déversoir et cheminée .Gaz à T° ~ 300°C (phasede dessication)3/Récupération des gaz : gaz chauds récupérés et utilisés pourchauffer les vents qui seront injectés au bas du fourneau(en 8). Clapet d’explosion pour contrôler la pression des gaz.4/Coke : le combustible est disposé en plusieurs couches dans le four.5/Fondant et minerai : en couches en alternance avec les couches de coke.6/Etalage(partie haute) et ventre(partie basse: le corps du four de forme cylindrique est constitué de briques réfractaires soutenues par une armature extérieure de poutrelles métalliques. On atteint prés de 800 °C, au ventre) (phase de réduction).

7/Air chaud sous pression : de l’air chaud sous haute pression est injecté dans le four pour attiser la combustion du charbon et permettre une élévationde température afin de faire fondre tous les éléments. (900 °C à 1 200 °C, phase de carburation).

8/Tuyères : Conduisent un important flux d’air chaud à plus de 1000°c dansla cuve.

9/Cuve: c’est la partie la plus chaude du four (1800°C) où s’effectue lafusion des éléments. (phase de fusion)

10/Creuset : Base de la cuve où s’écoulent les produits fondus.

11/Laitier : Gangue silicoalumineuse du minerai de fer et le fondant calcaire ou magnésien en fusion . Il flotte sur la fonte et extrait par dessus.

12/FONTE : Alliage fer-carbone en fusion à 1500°C. Le pourcentage de carbone est supérieur à 2%. En dessous de ce pourcentage on obtient par affinage des acierset du fer industriel.


http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectrolyse

http://fr.wikipedia.org/wiki/Soude

http://fr.wikipedia.org/wiki/Alumine

http://fr.wikipedia.org/wiki/Bauxite


LE PROCESSUS CHIMIQUE PAR LEQUEL LE MINERAI DE FER EST TRANSFORMÉ ENFONTE EST UNE RÉACTION D’OXYDORÉDUCTION.

Fe2O3 + 3CO -> 2Fe + 3CO2 ou Fe3O4 + 4CO -> 3Fe + 4CO2

Formules chimique de réduction résumée : Fe3O4 + 2 C -> 3Fe + 2 CO2

L’AFFINAGE DE LA FONTE ET LA FABRICATION DE L’ACIER.

STRUCTURES D'UN ALLIAGE :



APPLICATIONS RÉSUMÉES ET À COMPLÉTER AVEC L'EXPOSÉ ALLIAGES MÉTALLIQUES

PROCÉDÉS D'ÉLABORATION, MICROSTRUCTURE ET PROPRIÉTÉS .

Cet acier pour pièces automobile a été préparé spécialement pour un bon compromis déformabilité / résistancemécanique .

TRAITEMENTS THERMIQUES DES MÉTAUX:

Il s'agit essentiellement, de la TREMPE qui améliore la dureté du métal par un refroidissement rapide global ou superficiel (si le refroidissement est trop rapide on obtient un verre métallique) et du RECUIT qui relâche les contraintes internes et rend le matériau plus malléable . Le recuit est réalisé pour annuler l'effet de durcissement des matériaux écrouis sous contraintes . Les forgerons gaulois avait mis au point un procédé de trempe à l'eau des lames des Glaives pour les rendre durs en surface et garder la souplesse à coeur .

QUELQUES TRAITEMENTS THERMOCHIMIQUES DES MÉTAUX:

LA CÉMENTATION :La cémentation est le plus ancien traitement thermochimique maîtrisé par l'homme utilisé pour augmenter la dureté superficielle de pièces en acier doux et demi doux. Pour cela on augmente la teneur superficielle en carbone. Utilisée par les gaulois en frottant un morceau de charbon de bois sur la lame des glaives chauffée au rouge .

La GALVANISATION(Zn fondu) , le NICKELAGE , ou le CHROMAGE , protègent les aciers CONTRE LA CORROSION(couche de passivation).

APPLICATIONS EN MICROTECHNIQUES.Les applications micro-techniques des alliages sont multiples et vont de la bijouterie, à la dentisterie, en passant par l'aérospatial et l'industrie du jouet .


http://fr.wikipedia.org/wiki/Carbone


http://fr.wikipedia.org/wiki/Thermochimie


ALLIAGES À MÉMOIRE DE FORME

DÉFINITION:

Les alliages à mémoire de forme présentent la propriété singulière de pouvoir mémoriser une forme

déterminée préalablement. Un alliage à mémoire de forme pourra, après avoir subi une DÉFORMATION À

« FROID » , apparemment plastique de quelques pour cent, RÉCUPÉRER INTÉGRALEMENT UNE FORMEde RÉFÉRENCE HAUTE TEMPÉRATURE par simple chauffage au dessus d’une TEMPÉRATURE SEUIL.

● On déforme à froid le métal en phase martensitique CC.

● Il retrouve sa forme CFC par chauffage audessus de Mstart .

CFC -> CC



CÉRAMIQUES:

Qu’est-ce qu’une céramique ?Par définition, les céramiques sont des matériaux non métalliques, non organiques, obtenus par l’action de fortes températures.

Chimie organique: étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.

Les céramiques traditionnelles

Les céramiques traditionnelles à base d’aluminosilicates ont connu au XXème siècle de nombreuses évolutions, permettant d’obtenir des pièces de meilleure qualité, plus solides et moins chères.

Les céramiques techniques, nouvelles venues dans la famille

Si à l’origine, l’argile constituait la matière première fondamentale, l’emploi de nouvelles matières premières naturelles ou synthétiques a favorisé l’essor des céramiques techniques.


http://www.cerameurop.com/spip.php?article284

http://www.cerameurop.com/spip.php?article283

http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=5881


LIAISONS CHIMIQUES ET MICROSTRUCTURE DES CÉRAMIQUES

On peut séparer les céramiques en deux grandes classes, suivant qu'elles sont cristallines ou amorphes.

● LES CÉRAMIQUES IONIQUES : Elles sont composées d'un métal et d'un non-métal .

Exemples : Chlorure de Sodium (NaCl) , Magnésie (MgO) , Alumine (Al2O3) , Zircone (ZrO2) .

L'attraction électrostatique entre charges de signes opposés constitue la source principale de liaison.

La structure de ce type de céramique est GÉNÉRALEMENT CRISTALLINE.

● LES CÉRAMIQUES COVALENTES : Elles sont composées de deux non-métaux ou d'éléments purs. Exemples : Silice (Si02) ; Diamant (C) ; Silicium (Si)

La cohésion du solide est assurée par la présence de liaisons covalentes. L'énergie est minimum, non par le développement d'un empilement dense comme pour les céramiques ioniques, mais par la formation de chaînes,feuillets ou réseaux. Les céramiques à liaisons covalentes sont plus FRÉQUEMENT AMORPHES.

PROPRIÉTÉS , LIAISONS CHIMIQUES ET MICROSTRUCTURE DES CÉRAMIQUES



SYNTHÈSE DES CÉRAMIQUES

● La matière première solide des céramiques doit être réduite en particules les plus fines possibles pour pouvoir réagir entre elles à l'état solide et se souder par FRITTAGE .

● Le PROCÉDÉ SOL GEL consiste à obtenir une suspension de particules très fines dans unsolvant (eau, alcool, acide...)

Sol: suspension de particules COLLOÏDALESdans un liquide solvant. Particules COLLOÏDALES intermédiaires entre les particules(> 200 nm) des suspensionset les particules (<2 nm) des solutions vraies . Gel: Solide semi rigide où le solvant est prisonnier dans le réseau du matériau solide. Le blanc d'oeuf est un gel d'eau (90%) dans des sacs de protéine (ovalbumine) coagulante .


http://fr.wikipedia.org/wiki/Solution_(chimie)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Suspension_(chimie)


APPLICATIONS DES CÉRAMIQUES: Céramique Dentaire/ Freins en céramique/condensateur céramique/soupape moteur céramique, tuile réfractaire

(Silice: Navette spatiale) , parafoudre ZnO (semiconducteur)...

VARISTANCE À L'OXYDE DE ZINC COMME PARAFOUDRE:

C'est une céramique polycristalline. On utilise la propriété de résistance non linéaire de cette céramique qui diminue brusquement à partir d'un seuil de tension . Ainsi la surtension est court- circuitée. Cette céramique semi-conductrice est dopée N . L'effet recherché est celui de la courbe 2 oùla résistance varie brusquement .

L'effet de champ aux joints de grain de la céramique est respnsable de l'effet varistance.

On empile donc entre 2 électrodes un nombre de grains correspondant à la tension de seuil voulue.

LES CONDENSATEURS CÉRAMIQUE:

Avantages: miniature car r élevé ~ 10?

Capacité jusqu'à quelques microfarad en raison de la nécessité d'avoir une certaine épaisseur du diélectrique. La céramique étant fragile.

• EN RAPPELANT l'expression de laCAPACITÉ « C » d'un condensateur plan ,

expliquer POURQUOI L'ÉPAISSEUR « e »du diélectrique LIMITE LA CAPACITÉ DES

CONDENSATEURS ?

D : diélectrique en céramiqueE et E' : électrodes, armatures du condensateursM : métallisation connectant les électrodes entre ellesS : soudure des connexionsC : connexions radiales



LES VERRES

Il existe du verre organique, l'opale, ,synthétisés par les diatomées, algues unicellulaires protégées par une coque de verre, dans des conditions physiques de la chimie douce (Faible T° et pression). Elles utilisent des silicates présents dans l’eau de mer .Ces algues constituent le plancton.

DÉFINITION: MATÉRIAUX INORGANIQUES ET NON MÉTALLIQUES COMME LES CÉRAMIQUES

Ce sont des MATÉRIAUX AMORPHES, métastables.

MÉTASTABLES: C'est à dire qu'au bout d'un certains temps, ils retrouveront une structure cristalline, plus stable . Exemple d'état métastable, l'eau SURFONDUE : liquide à T° < 0°C à P= 1atm

On distingue les verres de silice, les plus courant, des autres verres métalliques, etc, appelés verres par extension du sens, en raison de leur structure AMORPHE et non cristalline.

STRUCTURE ET LIAISONS CHIMIQUES:

Les liaisons entre atomes et molécules sont ioniques ou covalentes , mais il n'y a pas d'ordre à longue distance comme dans un cristal .

Ce sont des réseaux atomiques ou moléculaires de formes variées.

Le VOLUME V du VERRE est SUPÉRIEUR àcelui du CRISTAL.

VERRE DE SILICE

En refroidissant rapidement,le liquide se fige sans

cristalliser , à Tg .

AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DE LA STRUCTURE AMORPHE:

AVANTAGES: Pas de réseau cristallin, donc pas de plan de clivage, et pas de faiblesse directionnelle.

On peut donc faire des fibres optiques souples.

INCONVÉNIENT: Il faut passer par la fusion, ce qui est cher car la température de fusion est élevée.

Tf = 1600 °C pour le Quartz . On ajoute alors des FONDANTS .

FONDANTS:

Abaisse la température de fusion des matériaux en coupant les ponts entre maillecristalline, favorisant l'agitation des molécules .


http://fr.wikipedia.org/wiki/Silicate


PROPRIÉTÉS OPTIQUES DES VERRES

La TRANSPARENCE du verre constitue l'une de ses propriétés les plus importantes dont l'amélioration a occupé l'humanité.

La composition des verres n'a guère évolué depuis l'antiquité, mais les TECHNIQUES DE PRODUCTION ont permis de DIMINUER LES IMPURETÉS et défaut qui diffusent la lumière .

Cette TRANSPARENCE EST DUE À SA STRUCTURE AMORPHE (pas d'ordre à grande distance) et à l'ABSENCE DE DÉFAUT DE TAILLE SUPÉRIEURE À LA FRACTION DE MICRON (porosité, etc…) rencontré dans les produits frittés et conduisant à la diffusion de la lumière.

L'indice de réfraction d'un verre ordinaire est de l'ordre de 1.5.

AUTRES PROPRIÉTÉS DES VERRES:

Le verre est dur et fragile , isolant électrique et isolant thermique modéré.

AMÉLIORATION DES PROPRIÉTÉS PAR :

• La composition du verre. Celle-ci est très similaire, encore, à celle des verres de l'antiquité.

• La structure de la matrice verrière. En particulier la diminution des défauts et impureté.

• La surface du verre. Il est fondamental de diminuer les microfissures de surface qui favorisent les dégradations chimiques par l'environnement et amorcent des fissures dangereuses.

• Le dépôt de couches minces sur la surface du verre. Couches Anti-reflet , photochrome....

• Enfin, la réalisation de produits verriers complexes.

Un verre à l'oxyde deplomb est appelécommercialement

KglassTM et permet leréchauffement solaire ,mais pas les pertes de

chaleur en IR .

Très utilisé dans lebâtiment .



AMÉLIORATION DE LA SURFACE DU VERRE POUR ÉVITER LES FISSURES:

La SURFACE est en quelque sorte le TALON D’ACHILLE DU VERRE. En effet, ce sont des MICROFISSURES À LA SURFACE du verre qui, en SE PROPAGEANT, conduisent à sa FRACTURE. C’est donc DE LÀ QUE VIENT LA « FRAGILITÉ » d’un matériau, au demeurant particulièrement solide mécaniquement.

LE RÔLE DE LA VAPEUR D’EAU DANS LA PROPAGATION DES FISSURES:

Les molécules d’eau se fixant en fond de fissure et participant alors à l’ouverture des liaisons covalentes du verre. Les vieux verriers, pour découper le verre, le rayaient avec un diamant(comme on le fait aujourd’hui) , puiscrachaient sur cette fissure pour favoriser sa propagation en profondeur et aider à la rupture du verre.

Donc, un verre, pour être « solide », devrait être doté d’une surface parfaite,

C’est déjà presque le cas d’une fibre de verre de renforcement, à la sortie de sa filière, dont la résistance à la rupture est d’environ 3,5 Gpascal, proche de la valeur théorique d’une silice sans défaut qui serait de 10 à 15 GPascal.

Plus réaliste, bloquer la propagation des fissures:●Par TREMPE, qui met la surface en compression . La trempe thermique est largement utilisée. ●LA TREMPE CHIMIQUE, qui consiste à plonger le verre dans un bain chaud de sels de potassium, est beaucoup plus onéreuse. Les ions sodium du verre sont échangés en partie par des ions potassium plusgros, qui provoquent la mise en compression de la surface et peuvent rendre un verre pratiquement incassable. Deux épées de membres de l’Institut ont ainsi été réalisées en verre trempé chimique , dont celle du Commandant Cousteau, reçu à l’Académie française en 1988.

LES PRODUITS VERRIERS COMPLEXES

Il s’agit de vitrages « électro-commandés ».

Son PRINCIPE est le suivant : Entre deux plaques de verre, revêtues d’une couche transparente conductrice (en général du SiO2 dopé au fluor), est inséré par lamination un film plastique au sein duquel sont noyées des gouttelettes de cristaux liquides. Sous CHAMP ÉLECTRIQUE, ces gouttelettes orientées présentent dans l’axe perpendiculaire au vitrage un indice de réfraction égal à celui de la feuille plastique quiles contient. L’ensemble est alors TRANSPARENT.

PAS DE CHAMP ÉLECTRIQUE, les gouttelettes se désorientent, Leur taille étant del’ordre de la longueur d’onde de la lumière visible, une fraction de micron, la lumière est diffusée par les gouttelettes et l’ensembledevient TRANSLUCIDE.

Temps de commutation de l'ordre de la milliseconde. Compte tenu de la nature du polymère et des cristaux liquides, ce type de produit n’est pas très résistant au rayonnement ultraviolet et convient donc en intérieur.

À L’ÉTAT TRANSLUCIDE,il peut même être utilisé comme ÉCRAN DE PROJECTION.



LE DÉPÔT DE COUCHES DE VERRE

1. Pour améliorer les propriétés optiques.

Réaliser le vitrage « parfait », transparent dans le visible et réfléchissant dans l’infrarouge, proche et lointain.

Il ne doit pas avoir de coloration en particulier pas de coloration dépendant de l’angle de vue.

Ex: Multicouches destinées aux pare-brise antisolaires automobiles, qui réfléchissent l’infrarouge proche, tout en étant parfaitement transparentes dans le visible.

2. VITRAGE AUTONETTOYANT :

Recouvert d’une fine couche d’oxydede titane TiO2 sous la forme cristallographique dite « anatase », celui-ci détruit les graisses par un effet de crackingphoto-catalytique, associé à un caractère hydrophile, qui aide la pluie à parachever cet effet autonettoyant (figure 10).

3. « SUPER-HYDROPHOBIE » :

S’appuyant sur l’analyse microscopique des feuilles de lotus, bien connues pour leur aptitude à ne pas se mouiller sous la pluie, on a pu montrer qu’une structurationde la surface d’un matériau, à l’échelle d’une centaine de nanomètres, diminuait de façon spectaculaire la mouillabilité de cette surface. Réalisée à la surface d’un verre, cette structure lui confère une caractéristique super-hydrophobe tout à fait remarquable (figure 9).



VITROCÉRAMIQUES

VERRES MÉTALLIQUES



COMPARAISON CÉRAMIQUES ET VERRES :

1. LIAISON et STRUCTURE :

Le quartz est un cristal de silice SiO2très courant dans la nature, et connudepuis l'antiquité pour ses propriétésd'excellent conducteur thermique .

Il a formé par agglomérationgéologique naturelle, de grains de

sable, sous pression une céramiquenaturelle , le grès .

La silice peut cristalliser sousd'autres formes comme ci-contre.

Chauffée, elle peut former aussi unverre suivant les conditions de

refroidissement.

CÉRAMIQUE :

constituée de grains de silicecristalline.

VERRE DE SILICE

2. FABRICATION:

LES LIANTS HYDRAULIQUES, durcissent par réaction chimique avec l'eau (CIMENT....)

3. PROPRIÉTÉS OPTIQUES:La structure amorphe des VERRES les rends TRANPARENTS, ainsi que le caractère homogène à plus grandeéchelle . Au contraire, la structure cristalline et les défauts microscopiques (pores, dislocations, ...) des CÉRAMIQUES DIFFUSE LA LUMIÈRE.La céramique paraît donc translucide sous très faible épaisseur, mais le plus souvent elle est opaque.

APPLICATION DES CÉRAMIQUES EN BIGORRE (TARBES)

Céramique de Bigorre: Le télescope SPATIAL INFRA-ROUGE Herschel de L'ESA Après avoir envisagé un miroir en aluminium et une solution américaine en fibre de carbone, le choix s'est porté sur une céramique de carbure de silicium (SiC). Près de Tarbes, Boostec, une "jeune pousse" d'à peine 30 personnes, s'est associée à l'industriel EADS Astrium pour développer des instruments d'optique utilisant cette technologie.

http://asimov.esrin.esa.it/esaCP/SEM9JQ374OD_France_0.html



POLYMÈRES ET ÉLASTOMÈRES

DÉFINITION:

PROPRIÉTÉS

STRUCTURES



ÉLABORATION ET PROPRIÉTÉS DES POLYMÈRES

POLYMÈRES TRIDIMENSIONNELS:

1. POLYMÈRES THERMODURCISSABLES

2. ELASTOMÈRES

3. POLYMÈRES THERMOPLASTIQUES



APPLICATIONS DES POLYMÈRES

THERMOPLASTIQUES

ELASTOMÈRES

THERMODURCISSABLES



LES MATÉRIAUX COMPOSITES

DÉFINITION:

Le matériau composite est un assemblage d'au moins deux matériaux non miscibles (mais ayant une forte capacité d'adhésion). Le nouveau matériau ainsi constitué possède des propriétés que les éléments seuls ne possèdent pas.

L'IDÉE DE BASE DES MATÉRIAUX COMPOSITES SYNTHÉTIQUES est d’ASSOCIER dans une même masse DES MATÉRIAUX DIFFÉRENTS par leurs natures chimiques et géométriques afin d’augmenter les performances globales du point de vue mécanique, physique et/ou chimique ainsi que de faciliter la mise en œuvre. On peut associer des matériaux de classe différentes comme des MÉTAUX et des CÉRAMIQUES:

Ici, composite à matrice métallique SiC-titane pour application aéronautique (diamètre des fibres 100 µm). On a fait une section perpendiculaire à l'axe des fibres de SiC .

LES COMPOSITES SONT TRÈS ANCIENS : bois (composite naturel), torchis, béton (agrégats et pâte de ciment), béton armé, bois contre-plaqué (sandwichs).

CONSTITUANTS DES MATÉRIAUX COMPOSITES


http://fr.wikipedia.org/wiki/Miscible

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau


Les matériaux composites structuraux

Les MONOCOUCHES représentent l'élément de base de la structure composite.Les différents types de monocouches sont caractérisés par la forme du renfort : à fibres longues (unidirectionnelles UD, réparties aléatoirement), à fibres tissées, à fibres courtes.

Un STRATIFIÉ est constitué d'un empilement de monocouches ayant chacun une orientation propre par rapport à un référentiel commun aux couches et désignécomme le référentiel du stratifié.

SANDWICH

Matériaux composés de deux semelles (ou peaux) de grande rigidité et de faible épaisseur enveloppant une âme (ou cœur) de forte épaisseur et faible résistance. L'ensemble forme une structure d'une grande légèreté. Le matériau sandwich possède une grande légèreté en flexion et c'est un excellent isolant thermique.

Comparaison de la résistance à la rupture et du module d'élasticité E de différentes fibres de renfort relativement au diamètre d .

Les FIBRES DE RENFORT peuvent être TISSÉES pour donner des composites textiles ou non tissées (MAT/feutre)

LES APPLICATIONS des composites sont multiples et correspondent à leurs avantages. Cependant la complexité des réalisations oblige à un compromis

coût/éfficacité.



AVANTAGE DES MATÉRIAUX COMPOSITES :

• grande résistance à la fatigue • faible vieillissement sous l'action de l'humidité, de la chaleur, de la corrosion (sauf alu-carbone) • insensibles aux produits chimiques "mécaniques " comme les graisses, huiles, liquides hydrauliques,

peintures, solvants, pétrole .

Attention aux décapants de peinture qui attaquent les résines époxydes !

POUR EN SAVOIR PLUS, QUELQUES LIENS:


http://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau

http://www.ac-orleans-tours.fr/physique/phyel/cinq/3etats/3etats.htm

Céramique Dentaire/ Freins en céramique/condensateur céramique/soupape moteur céramique...:

http://www.adf.asso.fr/cfm/site/thesaurus/detail_conference.cfm?rubrique_origine=47&conference=86/2001

http://www.er.uqam.ca/merlin/ba591394/prothese.htm

● condensateur céramique:

http://pagesperso-orange.fr/f5zv/RADIO/RM/RM24/RM24G/Rm24G24.html

***VOCABULAIRE DES MATÉRIAUX: http://cyrrou.club.fr/vocabu/voc_mat.htm#M

http://www.larecherche.fr/search/recherche/resultats?keyword=grenouille

*VERRES :


http://www.cnrs.fr/cw/fr/pres/compress/antarctique.htm

http://www.machines-verre-pierre.com/fr/origine_verre-glass.php

http://fr.wikipedia.org/wiki/Opale

http://geo.cybercantal.net/php/lire.php?id=18 (Verre opale et diatomée dans le cantal)

*QCM:

http://student.e-qcm.net/tests_qcm/chimie/6326545691.html

Ductilité : Propriété d’un métal à s’étirer, s’allonger sans se rompre.

Malléabilité : Propriété d’un métal a être façonné et réduit en feuilles.


http://student.e-qcm.net/tests_qcm/chimie/6326545691.html

http://geo.cybercantal.net/php/lire.php?id=18

http://fr.wikipedia.org/wiki/Opale

http://www.machines-verre-pierre.com/fr/origine_verre-glass.php

http://www.cnrs.fr/cw/fr/pres/compress/antarctique.htm


http://www.larecherche.fr/search/recherche/resultats?keyword=grenouille

http://cyrrou.club.fr/vocabu/voc_mat.htm#M

http://pagesperso-orange.fr/f5zv/RADIO/RM/RM24/RM24G/Rm24G24.html

http://www.er.uqam.ca/merlin/ba591394/prothese.htm

http://www.adf.asso.fr/cfm/site/thesaurus/detail_conference.cfm?rubrique_origine=47&conference=86/2001

http://www.ac-orleans-tours.fr/physique/phyel/cinq/3etats/3etats.htm

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C3%A8re



1. ANNEXERemarque: L'adhérence des pattes de grenouille (Larecherche N°414 - 12/2007)Les pattes de la grenouille ont une extrême adhérence sur différentes surfaces. D'une manière générale, l'adhérence moléculaire d'une surface sur l'autre dépend des espèces chimiques en présence. Mais la force d'adhérence des pattes sur la surface dépend de la capacité à résister au décollement, donc àla propagation des fissures entre les deux surfaces, donc de la TÉNACITÉ. Des chercheurs ont mis en évidence une structure en micro-damier(séparés par des microcanaux) sous les pattes des grenouilles, qui bloque ainsi le développement de grandes fissures (décollement) . Mieux : ils montrent comment rendre l'adhésion réversible grâce aux microcanaux.A chaque limite de « carreaux » , la fissure stoppe. Il faut beaucoup d'énergie pour décoller la patte.Si le gecko s'accroche aux murs grâce à ses innombrables poils, les grenouilles arboricoles, mais aussi les sauterelles et les fourmis, ont développé une autre stratégie : leurs pattes sont imberbes, mais sécrètent un fluide qui leur permet d'adhérer par capillarité.

Les microcanaux remplis de liquide sous les pattes,traits noirs sur la coupe en bas à gauche , alimentés par

une poche de fluide (Fluid Vessel).

L'adhésion par capillarité peut être stoppée en enlevantle fluide. En levant la patte, une dépression se forme dans la poche à fluide ce qui aspire le liquide.

L'adhésif qui s'en inspire avec micro-canauxremplis de liquide .



2. ANNEXEhttp://www.futura-sciences.com/magazines/nature/infos/dico/d/zoologie-gecko-13055/


http://www.futura-sciences.com/magazines/nature/infos/dico/d/zoologie-gecko-13055/


3. ANNEXEVITESSE DE REFROIDISSEMENT EAU SURFONDUE , STRUCTURE AMORPHE ,CONGÉLATION

VARIATION DE VOLUME CRISTALLISATION ÉCLATEMENT CELLULES .

1. Lorsque la viscosité du liquide ou vitesse de refroidissement sont trop forts, les molécules ou atomes du liquide n'ont pas le temps de se déplacer pour s'organiser en cristaux .

On obtient donc un liquide en dessous de la température de fusion Tf . On dit que le liquide est surfondu. Gouttes d'Eau surfondue dans les nuages givrants qui gèle brutalement sur choc ou contact avec un autre solide(Poussière, grêlon, aile d'avion...)

2. On peut faire l'expérience avec une bouteille d'eau de source (peu de minéraux...) durant 2h30 dans un congélateur à -18°C. Lors d'un choc, la propagation du front de solidification depuis la zone de choc se fait en qqcm par seconde. https://www.youtube.com/watch?v=fSPzMva9_CE

3. Enfin autre perturbation utilisable : la détente d’un gaz dissous dans le liquide. En d’autres termes : prenez une bière, mettez là au congélateur quelques heures (attention, sans vibrations !) et ouvrez la délicatement. A l’ouverture, le CO2 dissous dans la bière se met à dégazer, et cela déclenche la solidification de votre bière en surfusion.

4. La réaction de solidification est exothermique et abaisse l'énergie de liaison des molécules ou atomes entrainant un état plus stable.

5. Peut on par refroidissement rapide, maintenir l'eau liquide dans les aliments et ainsi éviter l'éclatement des cellules lors de la solidification , car la glace occupe plus de volume que le liquide, les cristaux sonttranchants,...(Aparemment, il faudrait de l'eau pure, pas de chocs, vibrations..ajouter de l'antigel, ce sont des techniques de VITRIFICATION . L'EAU EST SOLIDE MAIS AMORPHE, PAS DE CRISTAUX dangereux pour le membrane des cellules )

Thèse de l'université Joseph_Fourier sur la Cryopréservation :http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/05/15/51/PDF/these_odagescu.pdf


http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/05/15/51/PDF/these_odagescu.pdf

https://www.youtube.com/watch?v=fSPzMva9_CE


4. ANNEXEhttp://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/05/15/51/PDF/these_odagescu.pdf: P25

La structure cristallographique de la glace dépend des conditions de température et de pression, mais la vitesse de refroidissement influence aussi la morphologie des cristaux : plus un refroidissement est rapide, plus le nombre de cristaux formés est grand et leur taille est petite [1/12].




5. ANNEXEhttp://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/05/15/51/PDF/these_odagescu.pdf: P26

Cryopréservation des éléments biologiques : Suivant le type d’adaptation développé, les animaux ou insectes supportant les grands froids peuvent être classés en deux catégories : les tolérants et les intolérants au gel :

• Les tolérants au gel sont des organismes qui tolèrent la présence dans leur corps de cristaux de glace en contrôlant sa formation. Leur méthode consiste à modifier l’équilibre osmotique ou à produire une protéine antigel (appelée antifreeze proteines, ou AFP), ou au contraire une protéine qui favorise la nucléation. Cette protéine catalyse la formation des cristaux de glace extracellulaire et empêche les cristaux tranchants de croître en les « enveloppant » dans leur filets. Les molécules d’AFP agissent donc comme une sorte de bouclier qui empêche la croissance des cristaux. Alors que la glace se forme à l’extérieur, une partie de l’eau intracellulaire est libérée par effet osmotique, et la concentration du liquide intracellulaire est augmentée, entraînant l’abaissement de sa température de congélation. Cette technique est retrouvée aussi chez certains animaux intolérants au gel [1/13]. Mais les mécanismes de survie ne s’arrêtent pas là. Les animaux synthétisent aussi des composés qui préviennent la déshydratation des cellules, en diminuant la quantité de glace cristallisée et les échanges osmotiques. Il s’agit de substances comme le glycérol ou le glucose, ou encore du tréhalose ou du sorbitol pour protéger les membranes. La grenouille des bois survie à la congélation de plus de 60% de son volume pendant deux mois, en accumulant la glace dans la cavité coelomique et sous la peau [ 1/14]. Certaines bactéries, notamment la Pseudomonas syringae, utilisent la même stratégie, mais elles l’appliquent à leur environnement. Des protéines de nucléation sont secrétées pour éviter que les bactéries ne se fassent écraser entre les cristaux de glace [1/15].

Les intolérants au gel utilisent le phénomène de surfusion qui consiste en la sécrétion de composés abaissant le point de fusion des liquides à l’équilibre. Au moment où le point de fusion est atteint, l’organisme secrète un sel ou un autre type d’antigel qui ralentit le développement des cristaux. En même temps, tout corps étranger susceptible de nucléer des cristaux de glace est éliminé de l’organisme. La surfusion présente plusieurs avantages par rapport à la congélation : les contraintes physiologiques sont moindres et la récupération après réchauffement est rapide. Néanmoins, en contre-partie, elle n’offre qu’une stabilité relative, la formation subite de cristaux de glace (létale chez les animaux utilisant cette stratégie) étanttrès probable dès que la température de cristallisation est approchée [1/16].




6. ANNEXE Le Carbone et ses diverses formes naturelles ou synthétiques.

On synthétise des fibres de carbone, des nanotubes de carbone, des feuillets de carbone (GRAPHÈNE ) à partir du graphite.

Des formes naturelles du CARBONE:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Charbon

Cosinus 163 P10

Cosinus 163 P10

Le graphène a été découvert en pelant un feuillé de Graphite avec du Scotch. Les crayons ont leut mine en graphite, car des feuillets de carbone se dépose sur le papier durant le frottement de l'écriture.

Cosinus 163 P10


http://fr.wikipedia.org/wiki/Charbon

Documents

Chimie des matériaux BTS CIM ( module 9 : 7h) Eclipse à ...jl.domec.free.fr/siteDjl_fichiers/TP-Cours_BTS_CIM/cours/Mod9... · Chimie des matériaux BTS CIM ( module 9 : 7h) Eclipse