Les matériaux intelligents

matériau intelligent

Objectifs

L’objectif de ce dossier est de vous présenter les propriétés extraordinaires de certains matériaux intelligents qui trouvent de nombreuses applications et qui font l’objet de travaux de recherches intensifs :

  • Les AMF : Alliages à Mémoire de Forme (changent de forme en fonction de la température),
  • les matériaux piézo-électriques (interaction mécanique/électrique),
  • les matériaux magnétostrictifs (interaction mécanique/magnétique)
  • les matériaux photoélectriques (interaction lumière/électrique)
  • Les méta-matériaux

Ces matériaux vont permettre de construire des systèmes dit « intelligents ». Les matériaux intelligents de demain permettront de réagir aux changements de température, aux sollicitations mécaniques, à la lumière, au magnétisme, ou encore transmettre de l’information vers l’extérieur. Un des champs d’application est l’habitat intelligent.

Propriétés des matériaux intelligents

Les AMF : Alliages à Mémoire de Forme

Les Alliages à Mémoire de Forme (AMF) présentent des propriétés mécaniques remarquables telles que :

  • la pseudo-élasticité,
  • l’effet mémoire

Quels sont les AMF ?

les éléments composants la plupart des AMF sont le Nickel, le titane, le cuivre, l’étain, l’aluminium, le zinc. L’alliage le plus connu est le Nitinol.NCATB est un AMF nouveau avec un taux de déformation allant jusqu’à 13,5%.

Quelques exemples d’applications :

amf matériaux intelligents

  • Capteur de température (type bilame mais mono-matériau),
  • Actionneurs en robotique,
  • réalisation de système parasismique
  • des sprinklers d’extinction d’incendie : un ressort en A.M.F. se déclenche dès que la température critique est atteinte (65°C), permettant le passage de l’eau.
  • des valves de circuit de gaz : un ressort en A.M.F. simple sens se déclenche dès que la température augmente (incendie), ce qui coupe l’arrivée de gaz et évite toute explosion

Propriétés des matériaux intelligents piézo-électriques

La piézoélectricité est la propriété que possèdent certains matériaux de se polariser électriquement sous l’action d’une pression mécanique et inversement de se déformer lorsqu’on leur applique un champ électrique. Ces matériaux sont utilisés dans plusieurs domaines selon la demande et en fonction des différents constituants utilisés.

quels sont les matériaux piézo-électriques ?

parmi les matériaux ont trouvent :

  • le quartz ;
  • l’arséniate de gallium (GaAsO4) ;
  • certaines céramiques ,
  • les polymères à base de fibres de caoutchouc, laine, cheveux, bois et soie ;
  • le polymère polyvinylidine difluoride (PVDF), (-CH2-CF2-)n, a une piézoélectricité dépassant plusieurs fois celle du quartz.
  • ….

Applications

piezofissure

  • réalisations de capteurs, d’actionneurs,
  • capteur piézo-électrique, qui peut détecter et analyser des défauts localisés, comme des fissures, …

Propriétés des matériaux intelligents magnétostrictifs

La magnétostriction, aussi appelée piézomagnétisme, désigne la propriété que possèdent les matériaux ferromagnétiques de se déformer sous l’effet d’un champ magnétique.

Quels sont les matériaux magnétostrictifs ?

  • les alliages fer-cobalt (Co60-Fe40) ou Fer-Cobalt-Nickel
  • les alliages Terfenol-D .

Propriétés des matériaux intelligents photoélectriques

Le principe de l’effet photoélectrique est la transformation directe d’énergie portée par la lumière en électricité. La principale application est la cellule photovoltaique.

Quels matériaux utilisant l’effet photoélectrique

  • Le silicium est actuellement le matériau le plus utilisé
  • Le graphène connait un grand succès
  • Arséniure de gallium,…

Les applications

panneauxsolaire-bullitcenter

toutes les applications des cellules photovoltaiques (panneaux photo,…)

Propriétés des métamatériaux

invisibilité

Matériaux invisibles, antennes « intelligentes »,… les métamatériaux grâce à leur structure,se jouent des lois de l’électromagnétisme.

Pour le moment pas de résultat officiel mais les recherches avancent

en savoir + sur le site wikipédia

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