Science et génie des matériaux

VII – Elaboration et sélection des matériaux

David Horwat

EEIGM – 3° étage

David.horwat@ijl.nancy-universite.fr

2 grandes approches pour moduler les propriétés d’un matériau

Liaison chimique-structure

Composition et paramètres d’élaboration

Ex: YBa2Cu3O7- matériau supraconducteur

Microstructure

Méthodes d’élaborationMéthodes liquide => solide

Solidification (ex: fonderie) Polymérisation

éthylène

polyéthylène

Dépôt électrolytique

Méthodes d’élaborationMéthodes solide => solide

Ex: Frittage

http://www.esrf.eu

Mousse de métal

Méthodes d’élaborationMéthodes vapeur => solide

Ex: Diamant CVDDécomposition du méthane par un plasma et dépôt de diamant (Photos S. Barrat)

Méthodes d’élaborationMéthode vapeur => liquide=> solide (VLS)

M.H. Huang, et al.Science 292, 1897 (2001)

ZnO

Au nanoclusters (Catalyseur liquide)

Vapeur

Croissance du Solide

200

400

600

800

1000

Au Ge

alliage croissance

Liquide

Réseau organisé de nanofils

Carbonates de calcium nacreux

Poudre de ZnO

dans une solution de Zn(NO3)2 + citrate de sodium

3 jours à 60°C dans du Teflon scellé

Nature vs synthétique

Sélection des matériaux

cont

rain

te

déformation

e

f

élasticité plasticité

E

f ou r : contrainte menant à la rupture du matériau. Résistance du matériau (Strength).

e: limite d’élasticité

E : module d’Young (rigidité du matériau)

rupture

Rappels de mécanique

3 grandes classes de matériaux

métaux céramiques polymères

Module d’Young (E)

Résitance (R)

déformation à rupture ()

Densité ()

Conductivité électrique ()

Coût

Conductivité thermique ()

élevé élevé faible

élevée aléatoire faibleMoyenne à élevée faible élevée

Moyenne à élevée Moyen faible

élevée faible faible

faiblefaibleélevée

élevé élevé faible