Matériaux

1.    Elaboration
A partir de matières premières (matières brutes extraites de la nature) et de traitements physico-chimiques, on élabore des matériaux.
Par exemple, les plastiques peuvent être fabriqués avec des matières premières telles que le pétrole, le charbon ou le caoutchouc naturel.

2.    Vieillissement
Les matériaux vieillissent en raison d’échanges chimiques permanents avec leur milieu extérieur. Par exemple, dans l’air ou dans l’eau, le fer se corrode, c’est-à-dire qu’il se forme de la rouille à sa surface. Ce phénomène d’oxydation des matériaux s’appelle la corrosion.
Pour les matériaux destinés à une courte durée de vie comme les bouteilles en plastique, le vieillissement n’est pas un problème. Cependant, pour les matériaux destinés à une longue durée de vie comme les matériaux utilisés dans le bâtiment, il est nécessaire de retarder au maximum leur vieillissement avec des méthodes de protection. Par exemple, on peut protéger les matériaux en acier par galvanisation. La galvanisation consiste à recouvrir une pièce en acier par une couche de zinc. Cette technique permet de ralentir le vieillissement de l’acier car le zinc s’oxyde environ 25 fois plus lentement que l’acier.

3.    Recyclage ou élimination
Certains matériaux en fin de vie peuvent être recyclés pour être de nouveau utilisés. Le recyclage est un procédé de traitement des matériaux en fin de vie qui doit être appliqué le plus souvent possible en raison de l’épuisement des ressources naturelles et de l’accumulation des déchets.
Lorsque le recyclage n’est pas possible, on peut éliminer avec valorisation. C’est le cas des plastiques qui ne peuvent pas être recyclés et que l’on brule donc de manière à récupérer de l’énergie thermique.
Enfin, si ni le recyclage, ni la valorisation n’est possible, les déchets sont enfouis sur des sites de stockage ce qui ne fait que masquer le problème.

1.    Conduction électrique
Un conducteur électrique est un matériau permettant la circulation du courant électrique. Le contraire de conducteur est isolant.
Les matériaux supraconducteurs sont des matériaux qui, à température très faible (quelques Kelvin), sont d'exceptionnels conducteurs électriques. La résistance des supra conducteur est nulle.
Les semi-conducteurs ont la particularité d'être isolants mais peuvent être facilement rendus conducteurs. Les diodes et les transistors sont des semi-conducteurs, ils sont très utilisés dans le domaine électronique.
Les cellules photovoltaïques sont constituées de semi-conducteurs : elles produisent un courant électrique lorsqu'elles sont exposées à la lumière.

2.    Les cristaux liquides
Les cristaux liquides sont des matériaux combinant les propriétés d'un liquide et celles d'un solide cristallisé. Ils ne sont ni dans l'état liquide, ni dans l'état solide, ils sont en mésophase. Les cristaux liquides ont la particularité de pouvoir changer de forme quand on leur applique un champ électrique. Les écrans LCD sont des écrans à cristaux liquides, ils sont actuellement utilisés dans presque tous les affichages électroniques.

3.    Adhésion
Pour assembler deux matériaux, on utilise le plus couramment :
•    Les colles : ce sont des matériaux liquides qui se "glissent" dans les rugosités des surfaces à coller et qui se solidifient après application.
•    Les adhésifs : ce sont des matériaux solides mous qui se déforment spontanément pour épouser la surface rugueuse à assembler.
Le phénomène d'adhésion peut reposer sur :
•    Des interactions physico-chimiques (formation de liaisons covalentes, d'interaction électrostatiques et de van der Waals)
•    Des interactions mécaniques (formation de points d'ancrages mécaniques)

4.    Les tensioactifs
Les tensioactifs sont des molécules capables de modifier la tension superficielle entre deux surfaces. Elles sont constituées d'une partie lipophile (qui retient les matières grasses) et d'une partie hydrophile (qui aime l'eau).
Les tensioactifs peuvent être utilisés :
•    Comme détergents pour retirer des tâches d'un vêtement par exemple.
•    Comme agent émulsifiant pour produire une émulsion. Une émulsion est un mélange de deux liquides non miscibles, l'un étant dispersé sous forme de gouttelettes dans l'autre. La mayonnaise, qui est composé d'huile et d'eau, est un exemple d'émulsion. Pour la mayonnaise c'est la lécithine présente dans le jaune d'œuf qui joue le rôle de tensioactif. Sans le tensioactif, l'huile et l'eau ne se mélangerait pas.
•    Pour produire une mousse. Une mousse est un solide ou un liquide dans lequel est dispersé un gaz.

1.    Les nanomatériaux
Les nanomatériaux sont des matériaux composés de nanoparticules, c'est-à-dire de particules dont les dimensions sont comprises entre 1 nm et 100 nm.
Les nanotubes sont des matériaux en forme de tube creux, et composés d'atomes régulièrement espacés.
Les nanotubes de carbone sont par exemple formés de feuillets d'atomes de carbone enroulés sur eux-mêmes, formant un tube. Ce sont des matériaux remarquables cars ils sont d'excellents conducteurs électriques, ils sont très solides et très flexibles.
Les nanomatériaux peuvent permettre le développement de textiles innovants. En particulier :
•    des textiles plus résistants (gilet par balle par exemple),
•    des textiles sensibles à leur environnement (sensibles à l'ensoleillement par exemple)
•    des textiles contrôlés par électronique (pour réguler la température par exemple).

2.    Matériaux composites et céramiques

Un matériau composite est un assemblage de composants non miscibles dont les propriétés se complètent.
Les céramiques sont des matériaux non métalliques et inorganiques. Ces matériaux sont d'excellents isolants électriques, ils ont une grande résistance mécanique et thermique et des températures de fusion très élevées.
Les céramiques sont généralement des matériaux biocompatibles c'est-à-dire qu'ils ont une bonne capacité à ne pas perturber le milieu biologique dans lequel ils sont utilisés.