Quels sont les inconvénients et les avantages des matériaux céramiques ?

Table Of Content

• What disadvantages and advantages do ceramic materials have?
  • Introduction
  • 1. DÉFINITION
  • 2. PROPRIÉTÉS
  • 3. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS

What disadvantages and advantages do ceramic materials have?

Introduction

Vous avez peut-être déjà entendu parler de « céramique », par exemple à l'école, lorsque le professeur d'histoire vous expliquait les formes de céramique des cultures pré-incas, ou lorsque vous pensiez aux vases à fleurs, sachant qu'il s'agissait d'objets fragiles. Cependant, le terme « céramique » est beaucoup plus complexe et englobe d'autres types de matériaux tels que les carreaux, le verre, les matériaux réfractaires, etc. Ce texte explique le contexte chimique de certains aspects des matériaux céramiques utilisés et exploités dans diverses activités, y compris les objets de la vie quotidienne.

1. DÉFINITION

Les matériaux céramiques sont des solides inorganiques formés d'éléments métalliques et non métalliques liés principalement par des liaisons ioniques et/ou covalentes, dont certains ont été exposés à des températures élevées pour atteindre une structure dure, incombustible et inoxydable. Les matériaux céramiques peuvent être cristallins, non cristallins ou vitrocéramiques (une combinaison des deux mentionnés ci-dessus).

2. PROPRIÉTÉS

Propriétés mécaniques : À température ambiante, elles sont dures et cassantes en raison du type de liaison (ionique/covalente) entre les atomes qui les composent. De plus, à haute température, elles sont déformables car les joints de grains peuvent glisser.

Propriétés magnétiques : En général, les matériaux céramiques ne présentent pas ces propriétés, à l’exception de deux d’entre eux : les ferrites et les grenats (également appelés céramiques ferromagnétiques).

Propriétés électriques : La grande majorité des matériaux céramiques sont des isolants électriques grâce à leur rigidité diélectrique élevée et leur faible constante diélectrique. D’autres céramiques présentent d’autres propriétés diélectriques, comme la facilité de polarisation.

Propriétés thermiques : Presque tous les matériaux céramiques présentent une faible conductivité thermique en raison de leurs fortes liaisons (ioniques/covalentes). La différence d’énergie entre la bande de covalence et la bande de conduction dans ces matériaux est trop importante pour que les électrons soient excités vers la bande de conduction, ce qui en fait de bons isolants thermiques.

3. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS

Comme mentionné précédemment, les matériaux céramiques se caractérisent par de fortes liaisons ioniques et/ou covalentes entre leurs atomes, ce qui leur confère une dureté élevée et constitue un excellent isolant thermique et électrique. En effet, ces liaisons fortes entravent la libre circulation des électrons, limitant ainsi leur conductivité électrique et thermique. Ceci explique leur point de fusion élevé, car un apport thermique important est nécessaire pour rompre ces liaisons.

D'autre part, les matériaux céramiques présentent une bonne stabilité chimique, ce qui leur permet de résister aux agents agressifs tels que ceux présents lors du processus d'oxydation. De plus, la plupart des céramiques étant composées d'éléments métalliques et non métalliques, elles peuvent être considérées comme des matériaux pré-corrodés et donc résistantes aux composants corrosifs.

Ce type de matériau présente cependant des inconvénients, comme la fragilité, c'est-à-dire une tendance à la rupture, car il est impossible de déplacer les atomes sans provoquer de rupture de leurs liaisons. Par conséquent, ils sont difficilement déformables plastiquement (moins ductiles), ce qui limite leur capacité à résister aux charges de traction (faible ténacité).

En résumé, le tableau suivant présente les principaux avantages et inconvénients :