Avant-propos................................................................................. 9
Introduction.................................................................................. 11
1. De l’atome au solide................................................................ 15
L’atome et ses électrons............................................................ 16
Les liaisons chimiques............................................................... 20
Le solide................................................................................. 25
Exemples de liaisons chimiques dans les solides............................ 29
Niveaux d’énergie électronique et structure de bandes................... 32
2. Ordre et désordre..................................................................... 37
Les cristaux.............................................................................. 38
Monocristal et polycristal........................................................... 44
Les verres................................................................................ 47
3. Conducteurs, isolants, semiconducteurs et supraconducteurs...... 53
La conduction métallique........................................................... 54
Isolants et semiconducteurs....................................................... 57
Semiconducteurs intrinsèques et extrinsèques............................... 62
Applications des semiconducteurs : diodes et transistors, cellules photovoltaïques, diodes électroluminescentes.................... 66
Les supraconducteurs................................................................ 71
4. Comportement optique des matériaux....................................... 75
Comportement optique des métaux.............................................. 77
Comportement optique des non-métaux....................................... 81
Les couleurs dans la nature........................................................ 88
5. Propriétés thermiques des matériaux........................................ 91
Les matériaux d’isolation thermique............................................ 95
Les chocs thermiques dans les matériaux..................................... 98
La thermoélectricité.................................................................. 98
6. Les matériaux magnétiques...................................................... 101
7. Les matériaux diélectriques...................................................... 107
8. Des défauts souvent bien utiles................................................ 113
Les défauts ponctuels................................................................ 114
9. La diffusion atomique et la conduction ionique......................... 119
La diffusion atomique................................................................ 120
Les conducteurs ioniques........................................................... 123
10. Comportement mécanique...................................................... 127
Le comportement élastique........................................................ 128
Le comportement plastique........................................................ 130
Les dislocations........................................................................ 133
Contrainte de rupture................................................................ 141
Rupture fragile et rupture ductile................................................ 142
11. Les métaux et alliages métalliques......................................... 147
Le fer et les alliages ferreux....................................................... 149
Les métaux et alliages non ferreux.............................................. 151
12. Les céramiques et le verre...................................................... 155
13. Les polymères....................................................................... 163
Les polymères thermoplastiques.................................................. 164
Les polymères thermodurcissables............................................... 170
Les élastomères........................................................................ 171
Les colles et adhésifs................................................................ 173
14. Les matériaux composites...................................................... 175
Compositions et mise en oeuvre des composites............................ 176
D’excellentes performances mécaniques........................................ 179
Des composites pour les hautes températures............................... 180
Un souci : la difficulté à recycler les composites............................ 181
Matériaux composites naturels.................................................... 181
Matériaux composites granulaires pour la construction................... 184
15. La surface des matériaux........................................................ 187
La corrosion............................................................................. 189
La catalyse............................................................................... 192
Le mouillage des surfaces.......................................................... 195
La superhydrophobie................................................................. 198
L’adhésion des polymères........................................................... 201
16. Les matériaux en couches minces........................................... 203
Couches minces à fonction mécanique......................................... 204
Couches minces à fonction optique............................................. 205
Couches minces à fonction électrique.......................................... 207
Couches minces à fonction catalytique ou photocatalytique............ 208
17. Les nanomatériaux................................................................. 213
Nanostructures : définitions et classifications................................ 214
Propriétés spécifiques aux nanomatériaux..................................... 216
Exemples emblématiques............................................................ 220
Domaines d’application.............................................................. 223
Conclusion.................................................................................... 227
