MatriauUn article de Wikipdia, l'encyclopdie libre.On appelle matriau toute matire utilise pour raliser un objet au sens large. Ce dernier est souvent une pice d'un sous-ensemble. C'est donc une matire de base slectionne en raison de proprits particulires et mise en uvre en vue d'un usage spcifique. La nature chimique, la forme physique (phases en prsence, granulomtrie et forme des particules, par exemple), l'tat de surface des diffrentes matires premires, qui sont la base des matriaux, leur confrent des proprits particulires. On distingue ainsi quatre grandes familles de matriaux:

Les grandes classes de matriaux. Les matriaux minraux sont des roches, des cramiques ou des verres. Les matriaux mtalliques sont des mtaux ou des alliages de mtaux.En science des matriaux, par exemple, matriau est un terme gnrique employ dans le sens de matire, substance, produit, solide, corps, structure, liquide, fluide, chantillon, prouvette,etc. Exemples: eau, air, sable (dans des tableaux de caractristiques); un matriau viscolastique est souvent qualifi de fluide mmoire.La classification de matriaux en solides, liquides, semi-solides,etc. est primitive et parfois non valable. En effet, en rhologie, il est possible d'observer un comportement de type liquide dans un matriau solide et un comportement de type solide dans un matriau liquide (viscolasticit, seuil d'coulement).

ExemplesVoici quelques exemples de matriaux:CuirBoislige (pour isolation de machines...)Papier, cartonChauxSableVerre, cramiqueMatire plastique, nylon, PlexiglasPolymre, lastomreMtal, alliage, acierMatriau composite, btonPierreBriqueCarreaux de pltreColorant, pigmentMdicamentMinralMatire grasseCireExplosifMatriaux et Ingnierie technique[modifier]La place du matriau en ingnierie technique[modifier]L'ingnierie est une technique qui a pour objet de transformer un produit brut en un produit possdant une fonction souhaite par l'utilisateur. Cette transformation, ici la conception mcanique, est sujette quatre interactions fondamentales:- la fonction; - le matriau; - la gomtrie; - le procd.La fonction de service est modlise sous la forme d'un systme technique qui reprsente chaque petite partie d'un mcanisme. Elle est issue d'un cahier des charges. On fait ensuite appel une analyse de la valeur de chacune des parties afin d'valuer les objectifs d'optimisation.L'ingnierie des matriaux s'intresse aux proprits mcaniques (rsistance des matriaux), leur comportement sous l'action de forces et contraintes extrieures. Pour cela, on dispose d'un grand nombre de lois de la physique que l'on appelle lois de comportement (de la statique, de la dynamique, ...). En rsistance des matriaux, la gomtrie intervient toujours dans ces lois de comportement. L'ingnierie des matriaux s'intresse maintenant de faon courante aux autres caractristiques: physiques, thermiques, lectriques, environnementales, scuritaires et conomiques.Enfin, comme il faut transformer le matriau, la prise en compte du procd est incontournable. La difficult ce stade est qu'il en existe de nombreux et dont les caractristiques sont trs diffrentes: mouler, extruder, souffler; usiner la fraise, au fil, l'eau, au laser, l'acide; meuler, polir, roder, lectroformer; forger, couler, fritter; dcouper, emboutir,etc.Dans chacune de ces tapes, le matriau est central, car il est, in fine, l'objet ou le support d'un service.Classement des matriaux en conception[modifier]On recense environ 80000 matriaux utiliss en constructions diverses et, pour mieux se reprer, les matriaux sont souvent regroups en six huit familles (selon les rfrences):cramiques (SiC, Al2O3, ZrO2, diamant, ciment, bton,etc.);mtaux ferreux (aciers fortement et faiblement allis, fontes);mtaux non-ferreux (alliages d'aluminium, de cuivre, de nickel, de titane, de zinc,etc.);polymres thermoplastiques;polymres thermodurcissables;lastomres et mousses (silicone, EPDM, caoutchouc nitrile (NBR), polyurthane,etc.);verres;composites, naturels (bois), fabriqus (bois agglomr, contreplaqu, stratifi).Pour des besoins de distinction des proprits spcifiques et/ou d'une garantie sur ces proprits, certaines rfrences distinguent les cramiques poreuses (bton, briques), les polymres techniques (PMMA), ou mme la destination de leur usage (normes amricaines AISI, ASTM, internationales ISO, europennes EN,etc.), ou encore la performance qu'apporte le matriau la fonction souhaite[1].Pour viter une distinction en classes et en sous-classes moyennement fructueuse (car redondantes entre les systmes), des outils de slection des matriaux (CES3 de Cambridge, FuzzyMat de Grenoble) ont t labors. Ils permettent d'intgrer aisment les nouvelles avances de la recherche en nanomatriaux et d'intgrer leurs proprits physiques (microscopiques) tout fait particulires ainsi que leur condition de transformation. Ils permettent d'intgrer la contrainte (ou fonction) environnementale d'une manire dynamique plutt que rglementaire.Classement des matriaux pour le calcul[modifier]En gnral, on diffrencie les matriaux ductiles des matriaux fragiles, et un grand nombre de lois bien connues de la mcanique s'appliquent. Le cas des polymres est un cas part, car temprature ambiante, on peut avoir diffrents tats de la matire et donc diffrentes lois applicables selon la nature du polymre. En effet, temprature ambiante ou quelques dizaines de degrs Celsius, on peut rencontrer l'tat fondu, caoutchouteux, la transition vitreuse, l'tat vitreux ou semi-cristallin. Ce n'est pas le cas des mtaux qui sont plutt stables quelques centaines de degrs prs. Pour tudier avec suffisamment de certitude la bonne utilisation d'un polymre, on considre tout d'abord les deux grandes catgories, o les lastomres sont inclus:thermodurcissables (not TD): obtenus par raction de polymrisation, en gnral irrversible, donc non recyclables (insolubles et infusibles);thermoplastiques (not TP): classs en quatre catgories (du moins cher au plus cher): polymres de grande diffusion: polythylne (PE), polypropylne (PP), polychlorure de vinyle (PVC), polystyrne (PS), polythylne trphtalate (PET),polymres intermdiaires: polyacrylonitrile (PAN), polybutadine (BR), acrylonitrile butadine styrne (ABS), polymthacrylate de mthyle (PMMA), actate de cellulose (CA),polymres techniques: polyamide (PA), polycarbonate (PC), poly(oxyde de phnylne) (PPO),polymres de spcialit: polysulfures: polysulfone (PSU),fluoropolymres: polyfluorure de vinylidne (PVDF), Tflon (PTFE),silicones.Pour une utilisation technique (calcul et caractristiques physiques), on classe les polymres selon les caractristiques de leurs monomres (molcules primaires du polymre):semi-cristallins (50% de la production): polyolfine (PE, PP, ...), polyester, polyamide (PA), polyurthane (PUR), fluoropolymre (PTFE, PCTFE, PVFD,etc.);amorphes: polymre chlor (PVC), cellulosique (actate de cellulose, actobutyrate de cellulose), silicone, polyacrylique (PMMA, PAN), styrnique (SAN, SBR, ABS), polycarbonate (PC);lastomres: polyisobutylne (PIB, caoutchouc butyle), styrne-butadine (SBR), caoutchouc nitrile (NBR), Noprne (polychloroprne), thylne-propylne (EPR), silicone, polyphosphazne;thermodurs (utilisation en dessous de la temprature de transition vitreuse): phnoplaste, aminoplaste, polyester insatur (UP), polypoxyde (EP), polyurthane (PUR), polyimide (PI), silicone.Cette classification peut paratre complexe, mais les distinctions l'chelle microscopique sont les suivantes:amorphe (ou fondu): les chanes de polymre reposent les unes sur les autres et leur distribution est statistique (gaussienne);lastomre (ou gel): les chanes possdent des points de rticulation (liaisons covalentes, fortes);thermodurs: les chanes sont constitues de molcules tri- ou ttra- fonctionnelles (liaisons fortes sur 3 axes);semi-cristallins: des fragments de chanes sont cristalliss, d'autres sont amorphes.Article connexe: Science des matriaux.Caractristiques[modifier]Articles dtaills: Caractrisation d'un matriau et Liste de proprits d'un matriau.Mcaniques[modifier]Un matriau peut tre caractris selon de nombreux paramtres:son module lastique;sa contrainte (souvent note , son unit est le mgapascal. Voir Tenseur des contraintes);sa dformation (voir Tenseur des dformations; Allongement la rupture);son coefficient de Poissonsa duret.En rgime linaire, la contrainte est proportionnelle la dformation, le facteur de proportionnalit est par exemple le module de Young, not E.contrainte = module lastique dformation[2]Physiques[modifier]Voici quelques caractristiques physiques des matriaux:masse volumique: les matriaux masse volumique importante sont utiliss la fabrication de contrepoids (quilibrage), volants d'inertie... Ceux faible masse volumique sont utiliss dans l'aronautique, par exemple;coefficient de dilatation: entre en jeu, par exemple pour des matriaux soumis des carts de temprature importants;chaleur massique: pour les accumulateurs thermiques des habitations;point de fusion: matriaux appels fondre (fusibles);couleur, aspect, forme, tat de surface, rugosit;surface spcifique;conductivits thermique et lectrique;porosit, permabilit.Cot[modifier]En gnral, pour une application donne, plusieurs matriaux ou combinaisons de matriaux sont susceptibles de rpondre au cahier des charges. Le concepteur, l'ingnieur et l'architecte sont donc amens rechercher le meilleur rapport cot/fonctions remplies.