Les Matériaux Phosphatés

les matériaux dits " fonctionnels " pour lesquels ce sont les propriétés physiques autres que mécaniques qui les caractérisent : électriques (métaux, conducteurs, supraconducteurs, semi-conducteurs), diélectriques (condensateurs, mémoires ferroélectriques, multi-ferroiques/couplages magnéto diélectriques), magnétiques (aimants permanents, mémoires, etc....), optiques (luminescence, électroluminescence, propriétés non-linéaires pour guide-d'ondes, pigments colorés, lasers etc.), biologiques (biomatériaux, agents de contraste en imagerie médicale/RMN, vecteurs magnétiques conjuguant le transport de médicaments et l'hyperthermie, etc.), thermoélectriques et photovoltaïques (conversion de l'énergie), électrochimiques pour la production (piles à combustibles) et le stockage de l'énergie (batteries), etc.

Il est surprenant de constater que les dictionnaires français, n'ont pas intégré l'évolution de la signification du mot matériau depuis le début du siècle dernier ! Ainsi, le Larousse dans son édition de 1931 définissait le mot "matériau" comme de la "matière solide" (pierre, brique, bois, sable, paille, plomb, fer, etc.) pour la construction de murs, de navires et d'édifices. Peu ou pas d'évolution de la définition dans l'édition de 1980 et celle de 2007 si ce n'est pour cette dernière, que les matériaux entrent dans la construction de navires! Donc aucune allusion aux matériaux dits "fonctionnels"

Qu'entend-t-on par matériau parfait ? Le chimiste des matériaux est toujours, dans une première étape, à la recherche d'un matériau monocristallin, exempt d'impuretés et cristallographiquement bien défini. C'est en général ce que demande le physicien du solide pour en mesurer les propriétés et les modéliser pour être à même de proposer de nouvelles compositions, voire de nouveaux arrangements structuraux. Le cristal n'est parfait théoriquement qu'à la température de 0 Kelvin. Les cristaux et les polycristaux peuvent comporter simultanément quatre types de défauts qui résultent très souvent de leur histoire géologique pour les matériaux naturels et des traitements mécanothermiques par exemple, provoqués par l'homme pour les élaborer.

Les défauts malgré leur appellation peuvent se révéler être bénéfiques pour conférer au cristal des propriétés nouvelles. Cependant ils peuvent être également nuisibles dans certains cas notamment en ce qui concerne leur sensibilité à la corrosion et leur tenue mécanique. Le chimiste et le métallurgiste des métaux ou des céramiques seront alors conduits à les identifier et à les maîtriser.

(i) Les défauts ponctuels (0D), qui peuvent être des lacunes (Schottky), des atomes interstitiels (Frenkel) et substitutionnels (échanges de positions atomiques entre deux sites consécutifs dans un composé AB). Selon leur nature et leur association, ces défauts peuvent générer des propriétés de conduction ionique, des moments dipolaires susceptibles de modifier les constantes et les pertes diélectriques, de colorer les cristaux (centres colorés) etc....Des exemples sont présentés à la figure I-1 .

(ii) Les défauts linéaires (1D) dits dislocation (introduction de plans atomiques supplémentaires dans le réseau cristallins) peuvent se déplacer et conférer au matériau des propriétés de déformations permanentes dites plastiques. En l'absence de dislocations un cristal peut se déformer comme un élastique et se rompre brutalement.

(iii) Les défauts planaires (2D). Il s'agit ici de matériaux polycristallins (métaux et leurs alliages, céramiques) dans lesquels apparaissent des frontières entre cristaux appelés joints de grains. L'orientation de la maille cristalline en général diffère de part et d'autre d'un joint de grains.