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RELATION STRUCTURE-PROPRIÉTÉS

Connaissances ... définir ... les liens propriétés-structure des composés inorganiques ...

Les propriétés de ces composés inorganiques sont intimement liées à leur structure, ainsi qu'aux procédés de synthèse, de fabrication ou de mise en forme.

Le terme structure se réfère ici à l'organisation des atomes du composé à différents niveaux, suivant l'échelle de mesure adoptée :

structure atomique, nanostructure, microstructure et macrostructure.

De même, les composés peuvent être sous forme cristalline, les atomes étant arrangés de manière périodique, ou amorphe si les atomes ne présentent aucun arrangement ordonné et répétitif.

Pour les composés cristallins ont pourra aussi distinguer les formes monocristallines de celles polycristallines constituées de nombreux cristaux ou grains. Les caractéristiques des cristaux ou des grains (taille, forme, ...) ainsi que des régions séparant les grains vont affecter les propriétés.

Pour faciliter leur étude, on peut classer les composés inorganiques, ou matériaux inorganiques, en quatre groupes principaux :

1- métaux et alliages                   2- verres et céramiques                     3- semi conducteurs               4- composites inorganiques

Exemples de métaux et alliages :

• cuivre – câbles électriques = forte conductivité électrique
• Fonte grise – blocs moteurs, pièces moulées = ductile, facile à mouler et à usiner
• Acier – outillage, ressorts, tôles = dureté modifiable par traitement thermique
• Alliages Ni-Ti = mémoire de forme (AMF)

Exemples de verres et céramiques :

• SiO₂-Na₂O-CaO – verre pour vitre = transparent dans le visible
• Al₂O₃, MgO, SiO₂ – réfractaire pour four = résistant aux hautes températures et isolant thermique
• BaTiO₃ – condensateur pour microélectronique = capacité élevée à conserver des charges
• Silice – fibres optiques = faibles pertes optiques et fort indice de réfraction
• Céramique titano-zirconate de plomb (propriétés piézoélectriques, ferroélectriques et pyroélectriques)

Exemples de semi conducteurs :

• Silicium – transistors, circuits intégrés = comportement électrique unique
• GaAs = systèmes optoélectroniques, lasers, diodes luminescentes

Exemples de composites inorganiques :

• Composite carbone-carbone silice = chambre de combustion des turbines à gaz, frein à disque, ...
• Cobalt-carbure de tungstène – outils de coupe pour l’usinage = dureté et résistance aux chocs
• Acier-titane – parois de réacteurs chimiques = résistance mécanique et à la corrosion