Introduction aux matériaux

Philip et Kim travaillent sur un projet pour le cours de sciences. Ils veulent faire un modèle d'une ville sur une autre planète. Pour le construire, ils prévoient d'utiliser de la mousse de polystyrène, du coton, du papier, des feuilles d'aluminium, des bols en verre, du contreplaqué, du sable, des sacs en plastique et plus encore. Ce sont des substances utilisées pour fabriquer d'autres objets — ce sont des matériaux. Il existe de nombreux types de matériaux, et quand nous les étudions, nous les plaçons souvent en groupes.

Une façon de classer les matériaux est de les classer en deux catégories : naturelles ou artificielles. Les matériaux naturels sont ceux que l'on peut trouver dans la nature, comme le coton, le bois et le sable. Les matériaux artificiels ne se produisent pas naturellement. Au lieu de cela, ils sont conçus et fabriqués par les humains. Par exemple, la mousse de polystyrène, le plastique et le papier.

Une autre façon de regrouper les matériaux est basé sur le fait qu'ils proviennent d'êtres vivants ou non vivants. Le papier, par exemple, est fabriqué à partir de plantes qui étaient vivantes. C'est un exemple de matière organique. D'autres exemples de matières organiques comme le cuir de peau de vache ou la laine de mouton. Les plastiques sont également considérés comme des matières organiques parce qu'ils sont fabriqués à partir de pétrole, qui s'est formé il y a des millions d'années à partir d'organismes autrefois vivants.

Les matériaux provenant de choses non vivantes sont appelés des matériaux inorganiques. Ils comprennent des minéraux et des roches, comme le quartz qui compose le sable, ainsi que des métaux, tel que l'aluminium. Les matériaux peuvent également être regroupés en fonction de leur composition. De cette façon, les matériaux sont souvent divisés en métaux, polymères et céramiques. Les métaux sont des matériaux composés d'éléments métalliques tels que l'aluminium, l'or, le fer ou le nickel.

Le mélange de ces éléments métalliques, les alliages, tels que l'acier, le bronze et le laiton, appartiennent également à cette catégorie. Selon qu'ils contiennent ou non du fer, les métaux peuvent être encore divisés comme ferreux ou non ferreux. Les polymères sont constitués de très longues chaînes de molécules. Certains polymères sont naturels, par exemple, la cellulose du bois et du coton, ou des polymères protéiques qui composent la soie et la laine. D'autres, comme ceux qui composent le caoutchouc synthétique, la mousse de polystyrène et différents types de plastiques, sont fabriqués par l'homme.

La céramique est un groupe de matériaux inorganiques et non métalliques qui sont durcis par cuisson à haute température. Le verre et l'argile sont des exemples de matériaux souvent mis dans cette catégorie. Enfin, il existe un autre groupe de matériaux fabriqués en combinant deux ou plusieurs matériaux différents, de sorte qu'un agisse comme un liant et l'autre agit comme un renfort. De tels matériaux sont appelés matériaux composites ou des composites. Certains exemples communs de composites sont le contreplaqué qui est fabriqué à partir de couches de bois collées, et la fibre de verre, dans laquelle de petites fibres de verre sont noyées dans un polymère.

Tous les matériaux ont des caractéristiques différentes, comme la couleur, la dureté ou la souplesse. Nous appelons cela propriétés de matériaux. Les matériaux au sein du même groupe partagent généralement plusieurs propriétés. La plupart des métaux, par exemple, sont solides à température ambiante, ont une surface brillante, et conduisent très bien l'électricité. Mais chaque matériau a aussi ses propres propriétés individuelles, ce qui signifie que certains sont mieux adaptés à certaines utilisations que d'autres.

En ce qui concerne le projet de Philip et Kim, le contreplaqué, qui est dur et rigide, sera probablement une meilleure base que le papier, qui est beaucoup plus doux et plus souple. Mais le papier est plus facile à froisser et à colorier, donc c'est peut-être le meilleur matériau pour imiter la surface rugueuse d'une autre planète ! Connaître les matériaux et leurs propriétés nous permettent de les utiliser pour faire des choses exactement comme nous voulons qu'elles soient.