Matériaux - propriétés unidirectionnelles

[chris111]

Bonjour,

Je me pose une question: Existe-t-il des matériaux qui n'aient pas les mêmes propriétés (coefficient de transmission de la chaleur par exemple) suivant le sens de la propagation, un peu comme une diode electronique?

Merci d'avance pour vos réponses
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[deep_turtle]

Oui, on les appelle des matériaux anisotropes. L'anisotropie des propriétés est en général due à une anisotropie de la structure microscopique du matériau. Par exemple si le matériau est constitué de feuillets atomiques (comme le graphite), les propriétés sont différentes le long des feuillets et dans une direction perpendiculaire aux feuillets.

[invitea2f04745]

En fait il y a deux cas généraux à considérer: soit la matière est ordonnée (état cristallin) soit elle ne l'est pas (état amorphe).
Si la matière se trouve à l'état cristallin, elle peut s'arranger selon 7 systèmes (de symétrie) différents: cubique, hexagonal, quadratique, rhomboédrique, orhtorhombique, triclinique et monoclinique. De ces sept systèmes seul le système cubique est isotrope. Cela signifie que les propriétés vectorielles (pas toutes forcemment) qui le caractérisent sont identiques dans toutes les directions. Par contre, les autres systèmes cristallin (si je ne m'abuse) sont anisotropes et donc leur propriétés vectorielles peuvent varier suivant leurs directions. Par exemple, le système cristallin du graphite (cité plus haut) est hexagonal.
Et bien sûr l'état amorphe de la matière est anisotrope.

En résumé, oui il existe des matériaux dont les propriétés sont caractéristiques d'une direction.

[Coincoin]

Salut,
Juste pour faire remarquer que Chris111 ne parle pas de direction mais de sens...
Personnellement, j'irais chercher du côté des matériaux aimantés ou polarisés.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite212ab20d]

Si la question porte vraiment sur le sens de propagation de la chaleur (à direction identique), je serais étonné que ca existe. Je ne demande qu'à me tromper pour apprendre.

[chris111]

Salut,
Juste pour faire remarquer que Chris111 ne parle pas de direction mais de sens...
Personnellement, j'irais chercher du côté des matériaux aimantés ou polarisés.

Effectivement, je ne parle pas de direction mais de sens de propagation

[invitea2f04745]

okay mea culpa

[Bendith]

Et bien sûr l'état amorphe de la matière est anisotrope.

Sanka, c'est bien ça que tu voulais dire ou plutôt isotrope?

[invitea2f04745]

Sanka, c'est bien ça que tu voulais dire ou plutôt isotrope?

Euh non c'est bien ça je crois. Je me trompe?

[Coincoin]

L'état amorphe est locale anisotrope (car désordonnée), mais globalement isotrope (car amorphe). Non ?

[Bendith]

Je ne sais, je n'ai pas la bonne réponse...

Mais il me parait illogique que de la matière amorphe, donc désordonnée, soit anisotrope.
Sa desorganisation, par définition, est aléatoire et donc statistiquement, la matière est globalement "dans tous les sens", donc isotrope.
Mais p-e que comme le dit Coincoin, localement il y a anisotropie (mais très localement alors...! )

Qu'en pensez vous?

[invitea2f04745]

Je suis d'accord avec ce que vous dites. Cependant les différents ouvrages que j'ai lu tendent à confirmer ce que j'ai dit. Par exemple, quand on étudie une roche en géophysique on la considère comme anisotrope. Même à l'échelle planétaire on considère les différentes envelopes terrestres comme anisotropes qui sont constitué d'assemblages minéralogiques et non pas de matière amorphe (sauf les enveloppes qui se caractérisent par leur états liquides ou "semi-solide").

Mais j'avoue que mon point de vue est fortemment influencé par mes études et donc je ne suis peut-être pas la meilleure personne pour aborder ce sujet.

[g_h]

Bonjour,

Je me pose une question: Existe-t-il des matériaux qui n'aient pas les mêmes propriétés (coefficient de transmission de la chaleur par exemple) suivant le sens de la propagation, un peu comme une diode electronique?

Merci d'avance pour vos réponses

Quelque chose que j'avais trouvé étonnant : dans le Pour la Science du mois dernier (pas sûr), il y avait un article sur un liquide qui ne s'écoule que dans un seul sens, et se solidifie si on tente de le faire s'écouler dans le sens inverse (sous l'effet d'un champ magnétique je crois)

Je peux retrouver la référence exacte si ça t'intéresse.

[spi100]

Dans le cas du magnétisme, tu as les effets de forme. En effet, le champ démagnétisant dépend de la forme de l'objet magnétique.
Il y a d'autres effets plus subtiles. Par exemples dans les films ultra-minces (quelques monocouches atomiques), l'interface entre le film et le substrat peut provoquer un renforcement de l'aimantation dans la direction perpendiculaire au film. Lorsque l'épaisseur du film augmente, l'aimantation bascule dans le plan.

En général l'anisotropie est très souvent induite par les effets de bord ou les conditions aux limites.

[chris111]

Quelque chose que j'avais trouvé étonnant : dans le Pour la Science du mois dernier (pas sûr), il y avait un article sur un liquide qui ne s'écoule que dans un seul sens, et se solidifie si on tente de le faire s'écouler dans le sens inverse (sous l'effet d'un champ magnétique je crois)

Je peux retrouver la référence exacte si ça t'intéresse.

Oui, g_h cela m'interesse.
Je te remercie par avance pour la référence

[invite212ab20d]

Finalement quelle est la réponse à cette question sur la mise en évidence de matériau pour lesquels il y aurait une influence du sens de propagation (et non la direction) d'un phénomène thermique. Ce qui était la question initiale il me semble.

Merci, juste pour clore le chapitre et parce que je suis (trop) curieux.

[g_h]

Salut,

Désolé de répondre si tard, je ne sais pas si ça t'intéresse toujours, mais bon...

Impossible de remettre la main sur cet article, mais j'ai trouvé ceci sur le net (c'est exactement ce dont je parlais)

Les chercheurs du centre de recherche Caesar développent un liquide coulant dans une seule direction
Les liquides sont habituellement isotropes, c'est-à-dire qu'ils ont des propriétés physiques identiques dans toutes les directions. Les chercheurs de Bonn du centre de recherche Caesar et ceux de l'université de Potsdam ont développé un matériau qui ne coule que dans une seule direction. Les chercheurs utilisent des couches minces d'une matière plastique contenant le colorant azobenzol sensible à la lumière. En éclairant le matériau avec de la lumière non polarisée, le liquide coule dans toutes les directions. En utilisant de la lumière polarisée linéairement, le liquide devient anisotrope. Il se solidifie dans une direction et reste liquide dans la direction perpendiculaire. Ce phénomène est la conséquence des propriétés de l'azobenzol, qui sous l'action de la lumière polarisée vibre dans une seule direction. Des applications sont déjà envisagées en optique, photochimie ou encore en analyse des matériaux. Les résultats de ces travaux de recherche sont parus dans le magazine « Nature Materials » (Band 4, Nr. 9, Page 699)
Source : Taggespiegel ,12/09/2005
ADIT, BE Allemagne (253, 14/09/2005) ; Service pour la Science et la Technologie de l'Ambassade de France à Berlin.

EDIT : en fait, c'est bien "dans une seule direction", et non dans "un seul sens"... !