QCM : Initiation aux matériaux — 26 questions

Explication

Une énergie comprise entre $1,8$ et $3,1\ \text{eV}$ correspond à un matériau transparent mais coloré dans le spectre visible. L’opacité est associée à une énergie inférieure à $1,8\ \text{eV}$, tandis qu’une transparence incolore correspond à une énergie supérieure à $3,1\ \text{eV}$.

Explication

Une photorésistance devient moins résistive lorsque la quantité de lumière incidente augmente, ce qui facilite la circulation du courant. L’augmentation de la résistivité décrit au contraire le comportement opposé à celui attendu.

Explication

Les interactions de Van der Waals et les liaisons hydrogène sont des interactions faibles entre molécules liées à l’attraction de dipôles légèrement dissymétriques. Le transfert, le partage ou la délocalisation d’électrons décrivent respectivement des liaisons ioniques, covalentes ou métalliques.

Explication

La RMN du proton et du carbone ainsi que la spectrométrie de masse sont notamment utilisées pour caractériser les polymères. La diffraction des rayons X est plutôt associée à la caractérisation des matériaux cristallins.

Explication

L’approche top-down part d’un matériau massif qu’elle réduit à l’échelle nanométrique, alors que l’approche bottom-up contrôle la croissance à partir de réactifs moléculaires. La fragmentation mécanique d’un matériau massif correspond donc à la première approche.

Explication

Un solide conserve sa forme et son volume en l’absence de force extérieure, alors qu’un matériau est choisi pour ses propriétés et une fonction prévue. La composition chimique caractérise notamment un matériau, mais ne constitue pas la distinction complète entre les deux notions.

Explication

Une diode laser émet une lumière monochromatique et cohérente, propriété utile notamment pour transmettre des informations ou fournir une énergie lumineuse. La variation de résistance et la détection des photons caractérisent plutôt des récepteurs optoélectroniques.

Explication

La fonte contient entre 2,1 % et 6,69 % de carbone, tandis que l’acier en contient au maximum 2,1 %. Une teneur de 3,5 % place donc cet alliage dans le domaine des fontes.

Explication

L’élasticité désigne la capacité d’un matériau à reprendre sa forme et ses dimensions initiales après déformation. La ductilité concerne plutôt une déformation plastique importante sans rupture.

Explication

Les molécules bloquantes peuvent neutraliser certains sites de croissance, tandis que les nanoréacteurs imposent un volume de synthèse nanométrique. Ces deux mécanismes interviennent dans le contrôle bottom-up, contrairement à l’abrasion qui relève d’une réduction top-down.

Explication

Dans un composite à matrice polymère, les composants sont sans affinité chimique et ne réagissent pas ensemble, alors qu’une matrice métallique peut réagir avec son renfort. Cette réaction peut produire des composés fragiles à l’interface et dégrader les propriétés mécaniques.

Explication

La liaison ionique provient d’un transfert d’électrons, la liaison covalente d’un partage entre atomes et la liaison métallique d’électrons délocalisés dans le cristal. Le partage des électrons caractérise donc la liaison covalente, et non la liaison métallique.

Explication

Si $h\nu > E_g$, l’énergie du photon permet à un électron de rejoindre la bande de conduction, laissant un trou dans la bande de valence. La transition concerne donc l’électron, tandis que le trou résulte de son départ.

Explication

La résistance décrit la contrainte maximale supportée avant la rupture et s’évalue notamment avec $R_e$ et $R_m$. Le module d’Young concerne principalement la rigidité, et non la contrainte de rupture.

Explication

La diffraction des rayons X sert à caractériser les matériaux cristallins, tandis que la microscopie électronique en transmission et la granulométrie avec potentiel zêta s’appliquent aux nanomatériaux. L’AFM est plutôt destinée à l’étude des surfaces.

Explication

Le module d’Young mesure principalement la rigidité et sa valeur augmente avec celle-ci. La résistance à la rupture et l’allongement plastique correspondent à d’autres propriétés mécaniques.

Explication

Un matériau bidimensionnel est formé de feuillets qui s’étendent principalement suivant deux axes. Les chaînes allongées relèvent plutôt des structures unidimensionnelles.

Explication

Les objets nanométriques mesurent environ de 1 à une centaine de nanomètres et peuvent adopter plusieurs formes, notamment triangulaire, pyramidale, cubique ou sphérique. La dimension nanométrique concerne donc une taille, et non une forme imposée.

Explication

Un polymère est constitué de macromolécules résultant de la répétition d’au moins un type de monomère relié par des liaisons covalentes. Les électrons délocalisés décrivent plutôt une liaison métallique, tandis qu’un assemblage à matrice et renfort correspond à un composite.

Explication

Un matériau se définit par sa composition chimique, sa structure atomique ou moléculaire et ses propriétés spécifiques liées à une fonction. L’état solide ou la couleur peuvent être des caractéristiques particulières, mais ne suffisent pas à définir un matériau.

Explication

Les minéraux et les matières organiques végétales ou animales sont des exemples de matériaux naturels, tandis que les métaux, alliages et plastiques sont classés comme synthétiques. Les minéraux sont extraits du sol, mais cela ne transforme pas les métaux en matériaux naturels.

Explication

Les capteurs CCD, les photodiodes, les photorésistances et les phototransistors font partie des principaux récepteurs optoélectroniques, auxquels s’ajoutent les cellules photoélectriques. Les autres ensembles mélangent des récepteurs avec des composants émetteurs comme les LED ou les diodes laser.

Explication

Un allongement $A \% \geq 5 \%$ caractérise un matériau ductile selon ce critère. Un matériau est considéré comme fragile ou cassant lorsque $A \% < 5 \%$.

Explication

Une LED émet de la lumière lorsqu’elle est parcourue par un courant électrique et conduit ce courant dans un seul sens. La production d’un faisceau cohérent relève plutôt de la diode laser, tandis que les autres descriptions concernent des fonctions de réception.

Explication

Un composite associe au moins deux composants non miscibles dont les propriétés se complètent, comme une matrice et un renfort. La présence d’une résine ne suffit pas à classer l’ensemble parmi les matériaux organiques, puisque le renfort constitue aussi une partie essentielle.

Explication

L’optoélectronique porte sur les composants qui interagissent avec la lumière ou en émettent, à la frontière entre électronique et photonique. La mécanique des composites étudie plutôt les relations entre matrice, renfort et propriétés mécaniques.