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    T hm e:M atriaux Dom aine:nouveaux m atriaux

    CHA P 12-A CT DO C verresetcram iques:sivieuxetsitechnologiques!

    I- Activit documentaire. Daprs Hachette PS 2011 et Nathan Sp PC 2012.

    Voici quelques pistes de rflexion sur des matires trs connues, mais finalement assez mconnues !

    Le verre est une matire transparente, dure et cassante.Comment fabrique-t-on le verre ? Quelle est sa structure microscopique ?

    Traditionnellement, une cramique est un objet fabriqu partir de terre cuite. Mais, au cours du XXmesicle, des cramiques techniques sont apparues.Que sont les cramiques aujourdhui ? Quelles sont leurs proprits ?

    Etudier les 4 documents suivants et rpondre aux questions poses la suite de chacun. Une questionsuivie dune arobase @ ncessite ventuellement une recherche internet pour pouvoir y rpondre.

    II- Questions.

    1) Le verre.

    1.1 Quest-ce quun fondant ? Quel est son rle dans la fabrication dun verre ? @

    1.2 Quappelle-t-on tat vitreux ?

    1.3 Quelle diffrence fondamentale existe-t-il entre un matriau amorphe et un matriau cristallin ?

    1.4 A partir des structures de la silice, justifier le caractre amorphe du verre.

    1.5 Pourquoi le verre est-il qualifi de liquide fig ?

    1.6 Le verre cristal est-il un solide cristallin ? Quel est son usage ? @

    1.7 Quel est lusage des verres sodocalciques et borosilicats ? @Citer le nom dun verre borosilicat trs connu.

    1.8 Que sont la fibroscopie et lendoscopie ? @

    2) Les cramiques.

    2.1 Rechercher la signification des termes irrversible, plasticit, frittage, ductile, faence, bouclierthermique. @

    2.2 Quels sont les principaux avantages et inconvnients des cramiques ?

    2.3 Quel est le matriau de base des cramiques domestiques utilises, notamment en poterie ?Quels matriaux sont utiliss pour les cramiques techniques ?

    2.4 Les cramiques sont-elles des matriaux structure amorphe ou cristalline ?

    2.5 Quels types de liaisons existent dans les cramiques ?

    2.6 Quel est lavantage dune vitrocramique par rapport une cramique classique ?

  • 2/6III- Documents.

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    1) Le verre.

    1.1 U nfondantestunoxydealcalin:oxydedesodium N a2O ,oxydedepotassium K2O ,oxyde

    dem agnsium M gO ,etc.Ilestm langlasilicepourenabaissersatem praturedefusion.

    1.2 L tat vitreux caractrise un tat de lam atire danslequelsesconstituantssont figs

    dansunestructureneprsentantpasdorganisationspatialergulire.

    1.3 U n m atriau cristallin estcaractris parune structure spatialergulireetorganise de

    sesconstituants,alorsquun m atriau am orphe ne prsente pasde structure organise

    grandechelle.

    1.4 L e schm ade la silice vitreuse (b) m ontre une organisation spatiale irrgulire des

    atom esdoxygneetdesilicium ,cequijustifielecaractream orphedu verre.

    1.5 L astructure du verre est lam m e que celle dun liquide puisque sesconstituantssont

    dansun tat dsordonn.M ais,com m e cesconstituantssont figslesunsparrapport aux

    autres,onpeutconsidrerleverrecom m eunliquidefig.

    1.6 L e cristalnest pasun solide cristallin.Cest un verre,donc sastructure est am orphe.

    Ilest riche en plom b,sousform e doxyde de plom b P bO .L e nom de cristalne peut tre

    utilisquesilateneurenoxydedeplom b estsuprieure24 % enm asse.L oxydedeplom b

    abaisse latem prature de fusion de lasilice (rle de fondant)et stabilise lacom position du

    verre(rledestabilisant).L everreestalorsplusfaciletravaillerettailler.L everrecristal

    est lim pide,trssonore,trsrsistant ladvitrification.Ilest utilis en gobeleterie et en

    verreriedart.

    Com plm ent:A vecune teneuren plom b plusleve (au m oins60 % en m asse),on obtient

    unverretrsdenseutilisenvitragedeprotectiondesrayonsX (radiologie,parexem ple).

    1.7 L es verres sodocalciques contiennent de la silice ( 70 % ), de la soude (oxydes de sodium

    en fait) ( 11 % ) et de la chaux (oxydes de calcium ) ( 10 % ). Ce sont des verres courants, de

    grande stabilit chim ique,m aissensiblesaux chocstherm iques. Ilssont utilisspour la

    fabricationdesbouteilles,desplats,desam pouleslectriques,etc.

    L es verres borosilicats contiennent de la silice ( 80 % ), de loxyde de bore B2O 3 ( 12 % ), de

    la soude ( 4 % ), de lalum ine ( 2 % ). Ces verres prsentent une grande stabilit chim ique et

    unegrandersistancelachaleur.Ilssontutilisspourlisolationtherm ique(fibresdeverre)

    etpourlestockagededchetsradioactifs.

    L everreP yrex estunexem pledeverreborosilicat.

    1.8 L endoscopie est une m thode dexploration m dicale et industrielle perm ettant de

    visualiser lintrieur de conduitsou de cavitsinaccessibles l il. U n endoscope est

    constituduntubeflexible,dunsystm edclairageetdunecam raplacslextrm it.

    L afibroscopieestuneendoscopiedontletubeflexibleestconstitudefibresoptiques.

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    2) Les cramiques.

    2.1 Irrversible:qualifieunphnom nequinesedroulequedansunseulsens,sur

    lequelonnepeutpasrevenir.

    P lasticit:caractredecequiestplastique,quipeuttrem odel.

    Frittage:fabricationdecram iquesconsistantchaufferunepoudresansatteindrela

    fusion.S ousleffetdelachaleur,lesgrainssesoudent,cequiassurelacohsiondela

    cram ique.

    Ductile:quipeuttretirsansserom pre.

    Faence:poteriebasedargile,recouvertedm ailou devernis.

    Boucliertherm ique:dispositifdestinprotgerunengincontrelchauffem ent

    cintique(enastronautique).Ilsperm ettentdeprotgerlesenginsspatiaux des

    tem praturestrslevesatteintesparfrottem entaveclatm osphre,lorsquelenginest

    entourparunplasm a.

    2.2 L esavantagesdescram iquessontlarsistancelusureetladuretleve.

    L esinconvnientssontlafragilit(m atriau cassant),lanon-ductilitetlasensibilitaux

    chocstherm iques.

    2.3 L em atriau debasedescram iquesdom estiquesestlargile(exem ple:lekaolin).

    L escram iquestechniquessontobtenuespartirdoxydes(oxydedalum inium ,oxydede

    zirconium ,etc.)ou denon-oxydes(carburedetitane,carburedetungstne,nitrurede

    bore,nitruredalum inium ,nitruredesilicium ,etc.).

    2.4 L escram iquessontdesm atriaux structurecristalline,plusexactem ent

    polycristalline.

    2.5 L esliaisonsdanslescram iques,sontsoitioniques,soitcovalentes.

    2.6 U nevitrocram iqueestparticulirem entrsistanteaux chocstherm iques,cequinest

    paslecasdescram iquesclassiques.