Classification des matériaux - Aperçu complet avec définitions

Dans cet article, nous allons discuter de la classification des matériaux en ingénierie. Tout ce que nous utilisons est fait de certains matériaux. En fonction de certaines propriétés, ils sont regroupés. Comprenons clairement la classification.

Classification des matériaux

Les matériaux solides ont été commodément regroupés en trois classifications de base :métaux , céramique , et polymères . Ce schéma est basé principalement sur la composition chimique et la structure atomique, et la plupart des matériaux appartiennent à un groupe distinct ou à un autre, bien qu'il existe certains intermédiaires.

De plus, il existe trois autres groupes de matériaux d'ingénierie importants - les composites , semi-conducteurs , et biomatériaux .

Les composites consistent en des combinaisons de deux ou plusieurs matériaux différents, alors que
les semi-conducteurs sont utilisés en raison de leurs caractéristiques électriques inhabituelles; biomatériaux sont implantés dans le corps humain. Une brève explication des types de matériaux et des caractéristiques représentatives est proposée ci-dessous.

Classification des matériaux avec description

1. Métaux

Les matériaux métalliques sont normalement des combinaisons d'éléments métalliques. Ils ont un grand nombre d'électrons non localisés; c'est-à-dire que ces électrons ne sont pas liés à des atomes particuliers. De nombreuses propriétés des métaux sont directement attribuables à ces électrons. Les métaux sont d'excellents conducteurs d'électricité et de chaleur et ne sont pas transparents à la lumière visible. une surface métallique polie a un aspect brillant. De plus, les métaux sont assez solides, mais déformables, ce qui explique leur utilisation intensive dans les applications structurelles.

2. Céramique

Les céramiques sont des composés entre des éléments métalliques et non métalliques; ce sont le plus souvent des oxydes, des nitrures et des carbures. La large gamme de matériaux qui entrent dans cette classification comprend les céramiques composées de minéraux argileux, de ciment et de verre. Ces matériaux sont généralement isolants au passage de l'électricité et de la chaleur, et sont plus résistants aux températures élevées et aux environnements difficiles que les métaux et les polymères. En ce qui concerne le comportement mécanique, les céramiques sont dures mais très cassantes.

3. Polymères

Une autre classification des matériaux sont les polymères. Les polymères comprennent les matériaux familiers en plastique et en caoutchouc. Beaucoup d'entre eux sont des composés organiques à base chimique de carbone, d'hydrogène et d'autres éléments non métalliques; de plus, ils ont de très grandes structures moléculaires. Ces matériaux ont généralement de faibles densités et peuvent être extrêmement flexibles.

4. Composites

Un certain nombre de matériaux composites ont été conçus qui se composent de plus d'un type de matériau. La fibre de verre est un exemple familier, dans lequel des fibres de verre sont incorporées dans un matériau polymère. Un composite est conçu pour afficher une combinaison des meilleures caractéristiques de chacun des matériaux composants. La fibre de verre acquiert la force du verre et la flexibilité du polymère. De nombreux développements récents de matériaux ont impliqué des matériaux composites.

5. Semi-conducteurs

Les semi-conducteurs ont des propriétés électriques intermédiaires entre les conducteurs électriques et les isolants. De plus, les caractéristiques électriques de ces matériaux sont extrêmement sensibles à la présence d'infimes concentrations d'atomes d'impuretés, lesquelles concentrations peuvent être contrôlées sur de très petites régions spatiales. Les semi-conducteurs ont rendu possible l'avènement des circuits intégrés qui ont totalement révolutionné les industries de l'électronique et de l'informatique (sans parler de nos vies) au cours des deux dernières décennies.

6. Biomatériaux

Les biomatériaux sont utilisés dans des composants implantés dans le corps humain pour remplacer des parties du corps malades ou endommagées. Ces matériaux ne doivent pas produire
substances toxiques et doit être compatible avec les tissus de l'organisme (c'est-à-dire qu'il ne doit pas
réactions biologiques indésirables). Tous les matériaux ci-dessus (métaux, céramiques, polymères, composites et semi-conducteurs) peuvent être utilisés comme biomatériaux.

Matériaux du futur

Il s'agit d'un complément à la classification des matériaux en ingénierie, car la science et la technologie évoluent constamment.

Les matériaux intelligents (ou intelligents) sont une classe de matériaux de pointe qui sont en cours de création et qui auront un impact majeur sur bon nombre de nos technologies. Le mot «intelligent» suggère que ces matériaux peuvent détecter des changements dans leur environnement et réagir de manière prédéfinie à ces changements, des caractéristiques que l'on retrouve également chez les êtres vivants. De plus, la notion "intelligente" est utilisée pour des systèmes plus complexes qui combinent des matériaux intelligents et traditionnels.

Certains types de capteurs (qui détectent un signal d'entrée) et un actionneur sont des composants d'un matériau (ou d'un système) intelligent (qui exécute une fonction réactive et adaptative).

En réaction aux changements de température, de champs électriques et/ou de champs magnétiques, il peut être demandé aux actionneurs de modifier la forme, l'emplacement, la fréquence propre ou les caractéristiques mécaniques. Les alliages à mémoire de forme, les céramiques piézoélectriques, les matériaux magnétostrictifs et les fluides électrorhéologiques/magnétorhéologiques sont les matériaux les plus couramment utilisés dans les actionneurs.

Les alliages à mémoire de forme sont des métaux qui, lorsque la température est modifiée, retrouvent leur forme d'origine après avoir été déformés. Les céramiques piézoélectriques se dilatent et se contractent en réponse à un champ électrique appliqué (ou tension); à mesure que leurs dimensions changent, ils génèrent également un champ électrique.

Conclusion

Ce sont les types de matériaux que nous trouvons et utilisons dans notre vie de tous les jours. Sur la base de ces classification des matériaux les chercheurs essaient d'améliorer la qualité ou cela aide à les étudier plus facilement.