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La science des matériaux regroupe l'étude et la mise en œuvre des matériaux qui constituent les objets qui nous entourent : métaux, polymères, céramiques, etc. Elle repose sur la relation entre les propriétés, les performances d'un matériau et sa morphologie structurale. La connaissance et la maîtrise des phénomènes microscopiques (diffusion, arrangement des atomes, recristallisation, apparition de phases, etc.) confèrent aux scientifiques et aux industriels la possibilité d'élaborer des matériaux aux propriétés et aux performances voulues.

La science des matériaux est au cœur de beaucoup des grandes révolutions techniques.

 Lumière sur...
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Un wafer en silicium gravé

L'épitaxie est une technique de croissance orientée, l'un par rapport à l'autre, de deux cristaux possédant un certain nombre d'éléments de symétrie communs dans leurs réseaux cristallins. On distingue l'homo-épitaxie, qui consiste à faire croître un cristal sur un cristal de nature chimique identique, et l'hétéro-épitaxie, dans laquelle les deux cristaux sont de natures chimiques différentes.

L'épitaxie est utilisée pour faire croître des couches minces (quelques nanomètres d'épaisseur). On utilise pour cela une surface parfaitement polie d'un monocristal, le substrat, sur lequel seront déposés d'autres atomes. Le substrat est choisi de façon à avoir des paramètres de maille proches de ceux du cristal que l'on veut obtenir.

L'épitaxie en phase liquide utilise le principe de la méthode de Czochralski. Le substrat est mis en contact avec une phase liquide sursaturée en l'élément voulu, qui se précipite et cristallise sur le substrat. Cette technique a l'avantage d'être rapide, mais elle est moins précise que les épitaxies en phase vapeur.

L'épitaxie par jet moléculaire s'effectue sous ultra vide. Les éléments à déposer, contenus dans des creusets à haute température, sont évaporés et vont se déposer par transport thermique sur la surface du substrat, plus froide mais de température quand même assez élevée pour permettre le déplacement et le réarrangement des atomes.

Les applications de l'épitaxie sont multiples : jonctions semi-conductrices, wafers pour la micro-électronique, Silicon On Insulator...

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 Image du mois
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nodules de plomb
Purs nodules de plomb, raffinés par électrolyse, à coté d'un cube d'un cm3 de plomb pur, pour comparaison de taille.

 Index thématique
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Structure cubique centrée.png
Métaux et alliages

Ferreux : Fer • Acier • Acier inoxydable • Fonte
Cuivreux : Cuivre • Bronze • Laiton • Cuproaluminium • Cupronickel • Maillechort • Billon • Zamak
Précieux : Or • Argent • Platine • Rhodium • Ruthénium • Palladium • Rhénium • Osmium • Iridium
Autres : Aluminium • Cadmium • Cobalt • Chrome • Gallium • Magnésium • Titane • Plomb • Rhénium • Étain • Manganèse • Molybdène • Mercure • Nickel • Tantale • Niobium • Zinc • Zirconium  Vanadium

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Polymères

Thermoplastique : Polyoléfine (PO) • Polyéthylène (PE) • Polypropylène (PP) • Polycarbonate (PC) • Polychlorure de vinyle (PVC) • Polystyrène (PS) • Polyamide (PA) • Polytétrafluoroéthylène (PTFE) • Polytéréphtalate d'éthylène (PET) • Polyoxyméthylène (POM) • Polyvinyle de butyral (PVB)
Thermodurcissable : Polyester • Mélamine • Époxyde • Phénoplastes (Bakélite) • Polyuréthane (PUR) • Polyépoxyde (Araldite) • Éthylène-acétate de vinyle (EVA)
Élastomère : Caoutchouc naturel • Styrène-butadiène • Polyuréthane • Éthylène-propylène • Polyisobutylène (PIB) • Néoprène (CR) • Styrène-butadiène

Silicon-carbide-3D-balls.png
Céramiques

Classique : Verre • Porcelaine • Faïence
Technique : Alumine • Carbure de bore • Carbure de silicium • Dioxyde d'uranium • Dioxyde de zirconium • Ferrite • Nitrure d'aluminium • Nitrure de bore • Nitrure de silicium • Oxyde de magnésium • Oxyde magnétique de fer • Oxyde de zinc • Saphir • Vitrocéramique


Composite 3d.png
Composites

Renforts : Fibre de verre • Fibre de carbone • Fibre d'Aramide • Fibre végétale
Matrices : Matrice métallique • Polyester • Vinylester • Phénoplaste • Époxy • Polyimide

Écrouissage.png
Procédés

Obtention et Transformation : Calandrage • Enduction • Extrusion • Forgeage • Frittage • Injection • Laminage • Pultrusion • Rotomoulage • Soufflage • Thermoformage
Assemblage : Soudage • Brasage • Clinchage • Frettage
Traitement de surface : Galvanoplastie • Dépôt chimique en phase vapeur (CVD) • Dépôt physique par phase vapeur (PVD) • Electron beam physical vapor deposition (EBPVD) • Pulvérisation cathodique • Épitaxie par jet moléculaire (MBE) • Cémentation • Nitruration • Sablage • Grenaillage • Polissage • Brunissage

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Caractérisation

Essai mécanique : Traction • Compression • Résilience • Flexion • Fatigue • Fluage • Analyse mécanique dynamique (AMD) • Cisaillement
Essai de dureté : Vickers • Brinell • Rockwell • Knoop • Shore • Échelle de Mohs
Essai non destructif : Examen visuel (VT) • Contrôle par ressuage (PT) • Ultrasons (UT) • Émission acoustique (AT) • Thermographie (IRT) • Courants de Foucault (ET) • Magnétoscopie (MT) • Radiographie
Microscopie : Optique • Optique en champ proche • Électronique à balayage (MEB) • Électronique en transmission (MET) • À effet tunnel • À force atomique (AFM)
Analyse physico-chimique : Métallographie • Radiocristallographie (DRX) • Fluorescence X (XRF) • Spectrométrie d'étincelage • Spectrophotométrie • Colorimétrie • Thermogravimétrique (ATG) • Thermodifférentielle (ATD) • Calorimétrie différentielle à balayage (DSC)

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Propriétés

Physique : Masse volumique • Masse atomique • Composition • Indice de réfraction • Longueur de radiation
Electrique : Conductivité électrique • Constante diélectrique • Résistivité •
Thermique : Température de fusion • Dilatation thermique • Conductivité thermique • Chaleur spécifique • Chaleur latente
Mécanique : Allongement à la rupture • Coefficient de Poisson • Dureté • Module de Young • Limite d'élasticité • Résilience • Compressibilité • Viscosité • Fluage
Magnétique : Perméabilité magnétique • Susceptibilité magnétique • Température de Curie

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