1. Catégories de matériaux

1.1 Les matériaux organiques

Les matériaux dits organiques proviennent de la matière vivante. C'est le cas du cuir, de la laine, du coton, du bois, du papier ou du carton. Bien que le carton soit souvent vu comme de la matière pour faire du bricolage, il peut, dans certains cas, être très utile sur les chantiers de construction. Les tubes utilisés pour couler le béton, par exemple, sont faits de carton. Les matériaux organiques ont tous la propriété d'être de bons isolants thermiques et électriques. 

Dans le cadre de ce cours, nous nous attarderons plus particulièrement aux propriétés du bois. Celles-ci dépendent en fait de l'essence de bois utilisé (le type d'arbre). Le chêne ou l'érable, par exemple, sont des bois durs dont la densité en fait des matériaux plus lourds, mais aussi plus durs, plus résistants et plus résilients. On les utilise donc pour en faire des meubles ou du plancher, par exemple. Le pin ou l'épinette, des bois mous, sont généralement plus légers et coûtent moins cher, mais ils sont moins durs et se rayent donc plus facilement. On les utilise comme matériau de construction pour fabriquer des montants dans les murs, par exemple. 

Le bois s’il n’est pas traité,  peut se dégrader en pourrissant sous l’effet de l’humidité et du dioxygène. On peut ainsi avoir recours à des moyens de protection tels la peinture, l’huile, le vernis et le traitement avec des produits spéciaux (bois traités) pour augmenter sa longévité. 


Le bois, le carton et le papier sont des exemple de matériaux organiques.

Bois durs (feuillus) Bois mous (conifères)
Faible conductivité électrique et thermique
Dureté, résilience, résistance
Facilité de façonnage

Faible conductivité électrique et thermique
Légèreté, élasticité, résilience
Facilité de façonnage

1.2 Les métaux

Issus de minerai, les métaux sont des matériaux brillants dont la conductibilité thermique, mais surtout électrique, la malléabilité et la ductilité en font une matière prisée pour toutes sortes d'applications allant des plus petits fils électriques aux structures des plus imposants ponts. On utilise généralement le cuivre dans les fils électriques, mais on peut aussi y retrouver de l'aluminium ou de l'or. Les bijoutiers utilisent en grande partie l'or ou l'argent. On fabrique des toits de cuivre et des assiettes en aluminium. Le filament des ampoules est composé de tungstène, plusieurs pièces de monnaie sont faites de nickel et on brulait anciennement du magnésium pour créer le flash des appareils photographiques. 

Pourtant, on n'utilise que très rarement des métaux purs, leur préférant les alliages, c'est-à-dire des mélanges de métaux avec d'autres substances qui ne sont pas toujours métalliques. Ainsi, on peut modifier les propriétés de certains matériaux et les rendre plus pratiques ou plus durables. Par exemple, l'acier (carbone et fer) a les avantages du fer dont il est composé, mais la présence de carbone lui offre une plus grande résistance et une plus grande dureté. Outre l'acier, le bronze, le laiton ou l'or blanc sont des exemples d'alliages. On dit qu'un alliage est ferreux lorsqu'il contient du fer, comme l'acier ou la fonte, et qu'il est non-ferreux lorsqu'il n'en contient pas comme le bronze (étain et cuivre) ou le laiton (zinc et cuivre). Il est donc recommandé de protéger les métaux de l’oxydation à l’aide de peinture, vernis, graisse, huile  (traitement antirouille) ou d’avoir recours à la galvanisation qui consiste à mettre un revêtement  comme le placage à l’aide du zinc ou du chrome, etc.

Les clés, les fils, les clous, les trombones, les chaudrons, les pièces de monnaie sont des exemples de métaux.

Métaux
Grande conductivité électrique et thermique
Ductilité, malléabilité
Propriétés particulières : Légèreté (aluminium), résistance à la corrosion et résistance mécanique (acier), magnétisme (fer, nickel, cobalt).
 

1.3 Les plastiques et polymères

Les plastiques sont des produits dérivés des polymères contenus dans le pétrole et le gaz naturel. On les retrouve autant dans nos bouteilles ou dans les verres de nos lunettes que dans certains de nos vêtements. On les sépare en trois grandes familles, soient les thermoplastiques, les thermodurcissables et les élastomères. Ces derniers, semblables à une sorte de caoutchouc synthétique qui compose les gaines des fils électriques ou les pneus, ne seront pas étudiés dans le cadre de ce cours. 


Les thermoplastiques ont la propriété de pouvoir être fondus et remodelés en d'autres formes. Une fois durci, le plastique garde les mêmes propriétés qu'il avait avant d'être fondu. Les tubes de tuyauterie, le nylon, les plexiglas ou les emballages alimentaires ne sont que quelques exemples de thermoplastiques qui sont très largement utilisés. 

Les thermodurcissables sont quant à eux des plastiques qui, même lorsqu'ils sont chauffés, demeurent solides. On en fait des planchers, de la mélamine, des poignées de casserole ou de la vaisselle. 

Évidement, les propriétés des plastiques sont très variables selon leur procédé de fabrication. En plomberie, afin d’éviter que les conduits de plastique ne se dégradent lorsqu'ils sont en contact avec le chlore contenu dans l'eau, on ajoute des antioxydants lors de leur fabrication . Pour éviter le changement de couleur du plastique, les compagnies ont recours à l’ajout de pigments absorbant les rayons ultraviolets du Soleil dans leur plastique. Pour permettre l’imperméabilisation du plastique, un revêtement imperméable peut aussi être ajouté lors de la confection de l’objet.
Les clés, les fils, les clous, les trombones, les chaudrons, les pièces de monnaie sont des exemples de métaux.

ThermoplastiquesThermodurcissables
Légèreté, neutralité chimique, résistance à la corrosion, élasticité, peuvent être recyclés sous l’effet de la chaleur, isolant thermique et électrique. 
Rigidité, résilience, dureté,  résistance à la corrosion, neutralité chimique et  résistance à la chaleur, isolant thermique et électrique. 

1.4 Les verres et céramiques

Les verres et les céramiques sont des matériaux issus de la transformation du sable ou de l'argile qui, lorsque soumis à de hautes températures, forment des matériaux à la fois durables, durs et résistants à certaines dégradations chimiques, mais qui peuvent montrer une certaine fragilité, surtout lorsque soumis à des chocs thermiques (variation brusque de température). Cette famille comporte le verre, évidemment, mais aussi le ciment, les briques, la terre cuite et tous les types de porcelaine (planchers, vaisselle...). On utilise les céramiques comme revêtement dans les fours, car elles présentent une bonne résistance à la chaleur, une faible conductibilité électrique, une grande dureté, une résistance à la corrosion et une bonne résistance à l'usure. Les céramiques plus récentes servent notamment comme matière isolante autant en électronique que pour soutenir les fils sur les pylônes électriques. Pour contrer les effets de la dégradation des céramiques, on peut les enduire de vernis. Il est aussi recommandé d'éviter les chocs thermiques, car même si elles sont rigides et dures, elles sont aussi fragiles (non résilientes). De plus, il faut éviter de les mettre en contact avec des acides ou des bases fortes.

Les clés, les fils, les clous, les trombones, les chaudrons, les pièces de monnaie sont des exemples de métaux.

Verres et céramiques

Résistance à la chaleur, grande dureté, résistance à la corrosion, résistance à l'usure, isolant thermique et électrique. 



Clique sur le bouton ci-dessous afin de poursuivre au chapitre suivant.

Continuer