Physique des matériaux

Sujet

Cet ouvrage expose l'origine physique des proprietes qui permettent de comprendre le comportement des materiaux (proprietes thermiques, electroniques, dielectriques, mag-netiques, de cohesion et de transport). L'accent est mis sur les pro-prietes des materiaux qui decoulent de leur structure electronique. L'effet des surfaces, des imperfections et du desordre est largement presente. L'expose privilegie une approche simple de la physique des phenomenes plutot qu'une description formelle et generale. Un grand nombre d'exemples illustratifs sont empruntes aux resultats recents de recherches sur les materiaux nouveaux. L'ouvrage apporte ainsi au chercheur et a l'ingenieur une description de l'origine profonde de nombreux phenomenes physiques.

Originalite

Cet ouvrage revisite la physique des solides mais les auteurs vont bien au-dela du classique descriptif en multipliant les illustrations des concepts a l'aide de cas concrets et modernes. La clarte pedagogique du texte et l'elegance permanente de l'expose ajoutent la facilite au plaisir de la lecture.

Public

Aux eleves ingenieurs et aux etudiants en science des materiaux de 2e et 3e cycle. Il est cependant concu pour etre accessible a tout etudiant ayant recu une formation generale de physique et de chimie. Les fondements necessaires de physique quantique, d'electromagnetisme, de metallurgie physique sont rappeles quand cela s'avere necessaire.

Contenu

Introduction: De l'atome et la molecule au dispositif pratique - Methodes de calcul - Outils de caracterisation - Science des materiaux et materiaux nouveaux - Competition entre materiaux. Architecture atomique et moleculaire: Construction d'un materiau - Courbes de Condon-Morse - Liaisons interatomiques - Etat cristallin - Structure des solides cristallins - Imperfections cristallines - Materiaux non cristallins - Alliages metalliques - Heterostructures et superreseaux - Quasi-cristaux. Ondes elastiques dans les solides: Ondes elastiques dans un milieu continu et isotrope - Ondes elastiques dans un milieu periodique - Equation d'etat et dilatation des solides - Methodes experimentales de determination des lois de dispersion. Electrons libres et presque libres: Classification des etats electroniques - Gaz d'electrons des metaux normaux - Approximation des electrons libres. Energie de Fermi - Proprietes physiques du gaz d'electrons libres d'un metal normal - Approximation des electrons presque libres - Consequences physiques de la presence de bandes interdites. Electrons lies des metaux de transition et des semiconducteurs: Structure electronique de l'ion H+2 - Description d'une structure de bandes en liaisons fortes - Bande d des metaux de transition - Structure de bandes des semiconducteurs. Conductivite electrique: Phenomenes de transport - Conducteurs, semiconducteurs et isolants - Conductivite electrique des metaux - Conductivite electrique des semiconducteurs - Conductivite electrique des semimetaux - Conducteurs synthetiques - Supraconductivite. Conductivite thermique: Loi de Fourier et Principe de mesure - Aspect cinetique - Mecanismes de conduction thermique - Lois d'additivite - Conductivite thermique electronique - Conductivite thermique du reseau - Conductivite de materiaux cristallins typiques - Materiaux non cristallins. Effets thermoelectriques: Relation de Kelvin - Mecanismes de generation thermoelectrique - Expression du PTE des solides - Principe de la mesure du PTE - Conversion thermoelectrique. Proprietes dielectriques des materiaux: Matiere polarisee - Mecanismes de polarisation - Ferroelectricite - Pyroelectricite, piezoelectricite. Proprietes magnetiques des materiaux: Description de la matiere aimantee. Dipoles magnetiques - Magnetisme des atomes et des ions - Diamagnetisme - Paramagnetisme - Ferromagnetisme - Antiferromagnetisme et ferrimagnetisme - Ferromagnetisme de Fe, Co et Ni - Le cycle d'hysteresis. Surfaces et impuretes des materiaux: Differents types de defauts - Surfaces - Defauts ponctuels et diffusion - Structure electronique des defauts ponctuels dans les metaux - Defauts ponctuels dans les solides ioniques et les oxydes. Chaque chapitre se termine par un exemple illustratif et des exercices.