Les propriétés des matériaux
Chaque matériau possède des caractéristiques qui lui sont propres, on peut les classer en deux grands familles, les propriétés physiques et les propriétés mécaniques.
Les propriétés physiques
Il suffit de regarder autour de vous, pour voir que tous les matériaux qui nous entourent ont des couleurs différentes. Vous pouvez aussi toucher les matériaux pour ressentir leur texture, lisse, rugueuse, granuleuse, douce, rêche etc…
C’est la masse correspondant à un litre du matériau. Elle est égale au quotient de la masse et du volume. On l’appelle aussi densité.
Le protocole de test est le suivant :
On mesure les dimensions d’un objet (longueur, largeur, hauteur). On trouve son volume.
On pèse ce même objet.
On fait le quotient Masse/volume. On obtient la masse volumique.
Quelques exemples :
| Matériau | Valeur |
| Or | 19,3 |
| Cuivre | 8.9 |
| Liège | 0,24 |
| Matériau | Valeur |
| Chêne (bois) | 0,7 |
| Pin | 0,4 |
| Polystyrène | 0,02 |
C’est le passage de l’état solide à l’état liquide. Cette propriété est très importante, pour des procédés de fabrication par moulage, on doit connaitre à quelle température le métal ou le plastique devient liquide pour pouvoir ensuite le mettre dans le moule. Les différents bois ne possèdent pas de point de fusion, ils brulent. Certains plastiques ont un point de fusion (les thermoplastiques), les autres (les thermodurcissables) bruleront comme le bois.
| Matériau | Point de fusion en degrés Celsius |
| Argent | 962 °C |
| Fer | 1538 °C |
| Tungstène | 3422 °C |
| Zinc | 420 °C |
| Polyéthylène | 130 °C |
| PVC | 125 °C |
| Polycarbonate | 230 °C |
C’est la propriété qui indique si un matériau conduit la chaleur. Cela peut être un avantage pour les appareils de chauffage. Par contre cela devient un inconvénient pour les matériaux de construction de maisons, en effet il ne faut pas que la chaleur dans la maison parte à l’extérieur à cause des murs, toiture et fenêtres. On essaiera d’employer des matériaux les moins conducteurs possibles pour les habitations.
On se sert de cette expérience pour indiquer si un matériau conduit le courant électrique. Si la lampe s’allume, cela veut dire que le courant traverse le matériau, il est donc conducteur de courant. Dans le cas contraire, il est isolant.
Cette propriété ne concerne que les métaux. Une des vis est corrodée, c’est à dire qu’elle s’est dégradée au contact d’un agent corrosif. Certains métaux comme les aciers inoxydables, les aluminiums et les alliages de cuivre résistent bien à cette dégradation.
Les propriétés mécaniques
Elles sont nombreuses, les principales vues au collège sont les suivantes.
On peut tester la dureté d’un matériau en réalisant l’expérience décrite ci-dessous. Plus le matériau sera tendre, plus l’empreinte sera importante.
On lâche un poinçon dans la tube toujours à la même hauteur et on compare les empreintes obtenues. Une expérience similaire peut être réalisée avec un marteau, mais comme on ne donne pas toujours le même force, les résultats sont faussés.
C’est la propriété, qui fait qu’un matériau a tendance à coller à un autre.
On place le matériau à étudier sur un plan incliné, on fait varier l’angle. On note à partir de quel moment le cube commence à perdre son adhérence.
L’adhérence est une très grande qualité pour un pneu sur la route, pour ne pas que la voiture dérape. Par contre pour une casserole, les aliments ne doivent surtout pas coller à la surface.
On appelle usinage, tous les procédés par enlèvement de matière. Il y a en autres, le découpage, le perçage, le fraisage, le tournage. Certains matériaux sont très facilement usinables, par exemple les matières plastiques, d’autres comme les métaux sont plus difficilement usinables du fait de leur dureté.
Certains matériaux sont facilement pliables, on peut obtenir des angles très importants supérieurs à 90°. D’autres matériaux sont difficilement pliables, par exemple les bois, on peut obtenir une courbure. Pour les matières plastiques, on parlera de thermopliage, on profitera de leur base température de fusion pour les ramollir (avant le point de fusion) avant de les plier.
L’aptitude au recyclage
Cette dernière propriété devient de plus en plus importante, les années passées, on ne faisait que très peu voire pas du tout attention à cela. Maintenant dès la conception des objets techniques, on réfléchit à leur fin de vie, c’est à dire au recyclage du produit. Un matériau lorsqu’il est laissé dans la nature, il met un certain temps pour se dégrader, il est biodégradable. Avant qu’il ne se détruise autant essayer de le recycler. Ci dessous quelques durée de décomposition, donc de pollution.
| Produit | Durée de décomposition |
| Légumes | 5 jours-1 mois |
| Papier | 2-5 mois |
| T-Shirt en coton | 6 mois |
| Ecorce d’orange | 6 mois |
| Chaussettes en laine | 1- 5 ans |
| Produit | Durée de décomposition |
| Boite de lait | 5 ans |
| Chaussures en cuir | 25-40 ans |
| Boîte de conserves | 50-100 ans |
| Bouteilles en plastique | plus de 500 ans |
| Bouteille en verre | 1 million d’années |
Dans l’exercice suivant, tu vas indiquer le nom de chaque matériau employé ainsi que la propriété principale pour laquelle il a été choisit. Sachant qu’un matériau possède de nombreuses propriétés.