Titre : |
Introduction à la physique des polymères : cours et exercices |
Type de document : |
texte imprimé |
Auteurs : |
Étienne, Serge, |
Mention d'édition : |
2 éd |
Editeur : |
Paris : Dunod |
Année de publication : |
2012 |
Importance : |
368p |
Présentation : |
couv.ill.fig.tab.ann.ind |
Format : |
24x17 cm |
ISBN/ISSN/EAN : |
978-2-10-058167-2 |
Langues : |
Français (fre) Langues originales : Français (fre) |
Index. décimale : |
530 Physique |
Résumé : |
Les polymères constituent une classe de matériaux aux propriétés particulières dues à la présence simultanée de liaisons faibles intermoléculaires et fortes intramoléculaires. Le cours présenté dans ce livre étudie les conséquences de cette diversité de liaisons sur les propriétés physiques dépendant généralement de la température. De nombreux phénomènes importants pour les polymères sont liés à la mobilité moléculaire, notamment la viscoélasticité qui est étudiée de façon plus approfondie et en liaison avec la transition vitreuse. Cet ouvrage aborde également la cristallisation des polymères et la spécificité des matériaux semi-cristallins de même que les techniques de caractérisation basées sur l'interaction rayonnement-matière. Il faut souligner la cohérence de l'ensemble du cours qui est présenté suivant une approche physique. Cette 2e édition enrichie apporte des éléments supplémentaires sur les propriétés mécaniques ultimes des matériaux polymères à l'état solide et propose de nouveaux exercices à résoudre. Cet ouvrage s'adresse aux étudiants en 2e et 3e cycles de physique et chimie-physique ainsi qu'aux étudiants en mécanique, génie mécanique, sciences et technologies industrielles. Il intéressera également les ingénieurs désirant approfondir leurs connaissances dans le domaine des polymères. Les solutions des exercices et des informations complémentaires sont disponibles sur le site web des auteurs
|
Note de contenu : |
Table des matières
CHAPITRE 1 • INTRODUCTION AUX MATÉRIAUX POLYMÈRES.
NOTION DE MACROMOLÉCULE 1
1.1 Introduction 1
1.2 Structure chimique et cohésion des macromolécules 3
1.3 Isomérie : configurations et conformations 13
1.4 Masse molaire et dimensions caractéristiques des macromolécules 18
1.5 Les domaines de température spécifiques 26
1.6 Classifications des matériaux polymères 26
1.7 Des matériaux naturels qui peuvent être considérés comme des polymères particuliers 30
1.8 Résumé et conclusion 31
EXERCICES 31
BIBLIOGRAPHIE 32
CHAPITRE 2 • COHÉSION À L’ÉTAT SOLIDE ET MODULES ÉLASTIQUES DES POLYMÈRES
À L’ÉTAT VITREUX ET À L’ÉTAT CRISTALLIN 35
2.1 Introduction 35
2.2 Nature des forces et potentiel d’interaction 36
2.3 Systèmes isotropes : application aux polymères vitreux 38
2.4 Système anisotrope : application au cas d’un monocristal parfait de polymère 42
2.5 Rôle des paramètres structuraux 48 c Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit.
X Table des matières
2.6 Effet de la température 48
2.7 Résumé et conclusions 50
EXERCICES 50
BIBLIOGRAPHIE 52
ANNEXES 53
CHAPITRE 3 • MODULES D’ÉLASTICITÉ À L’ÉTAT ÉLASTOMÈRE : THÉORIES STATISTIQUE
ET MOLÉCULAIRE DE L’ÉLASTICITÉ ENTROPIQUE 57
3.1 Introduction 57
3.2 Aspect thermodynamique et équations d’état 57
3.3 Aspect moléculaire ou théorie statistique élémentaire pour un réseau idéal 61
3.4 Discussion 68
3.5 Comportement non idéal et approche phénoménologique : équation de Mooney-Rivlin 76
3.6 Cristallisation induite par déformation 76
3.7 Matériaux caoutchoucs : aspect historique du développement des élastomères 77
3.8 Résumé et conclusion 78
EXERCICES 78
BIBLIOGRAPHIE 84
ANNEXES 85
CHAPITRE 4 • LA TRANSITION VITREUSE 87
4.1 Introduction 87
4.2 Considérations générales sur l’état vitreux et la transition vitreuse 87
4.3 Nature de la transition vitreuse et aspects expérimentaux essentiels 92
4.4 Description thermodynamique : paradoxe de Kauzmann et l’entropie excédentaire du verre 97
4.5 Approches théoriques classiques de la transition vitreuse 99
4.6 Rôle des paramètres structuraux 108
4.7 Moyens expérimentaux pour observer la transition vitreuse 119
4.8 Résumé et conclusion 122
EXERCICES 123
BIBLIOGRAPHIE 124
Table des matières XI
CHAPITRE 5 • VISCOÉLASTICITÉ LINÉAIRE 127
5.1 Introduction 127
5.2 Considérations générales 128
5.3 Interprétation microscopique de la viscoélasticité 129
5.4 Description phénoménologique et schémas équivalents 138
5.5 Fluage et relaxation de contrainte : fonctions complaisance et module 142
5.6 Principe de superposition de Boltzmann : réponse à une excitation quelconque 142
5.7 Spectres des temps caractéristiques 145
5.8 Régime sinusoïdal : modules et complaisances dynamiques dans le domaine fréquentiel 147
5.9 Fonctions et distributions particulières 151
5.10 Relations entre les fonctions de viscoélasticité 153
5.11 Techniques expérimentales 155
5.12 Un cas particulier de phénomène viscoélastique 162
5.13 Résumé et conclusion 163
EXERCICES 164
BIBLIOGRAPHIE 170
CHAPITRE 6 • PHYSIQUE DES POLYMÈRES SEMI-CRISTALLINS 173
6.1 Introduction 173
6.2 Morphologie et dimensions caractéristiques 175
6.3 Rappels sur la cristallisation à partir de l’état liquide 180
6.4 Cristallisation des matériaux macromoléculaires 189
6.5 Fusion des polymères semi-cristallins 198
6.6 Détermination du taux de cristallinité. Techniques d’étude de la morphologie 200
6.7 Quelques propriétés observées par mesures dynamiques 205
6.8 Transcristallinité 208
6.9 Effet des fortes déformations et textures de déformation 209
6.10 Paramètres structuraux et facteurs déterminant la température de fusion 210
6.11 Résumé et conclusion 214
EXERCICES 214
BIBLIOGRAPHIE 219 c Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit.
XII Table des matières
CHAPITRE 7 • PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES ET OPTIQUES 221
7.1 Introduction 221
7.2 Les diélectriques parfaits : considérations générales 223
7.3 La relaxation diélectrique 232
7.4 Les polymères comme milieux diélectriques 238
7.5 Quelques comportements spécifiques 244
7.6 Propriétés optiques des polymères 249
7.7 Méthodes de mesure des propriétés électriques 254
7.8 Méthodes de mesure des propriétés optiques 256
7.9 Résumé et conclusion 257
EXERCICES 257
BIBLIOGRAPHIE 260
CHAPITRE 8 • DIFFRACTION, DIFFUSION ET ABSORPTION DE RAYONNEMENT
PAR LES POLYMÈRES : APPLICATION À LA CARACTÉRISATION
MICROSTRUCTURALE 263
8.1 Introduction 263
8.2 Spectroscopies d’absorption 264
8.3 Diffusion non élastique 271
8.4 Diffusion élastique de rayonnement 276
8.5 Résumé et conclusions 293
EXERCICES 293
BIBLIOGRAPHIE 294
CHAPITRE 9 • PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES ULTIMES DES MATÉRIAUX POLYMÈRES
À L’ÉTAT SOLIDE 297
9.1 Introduction 297
9.2 Plasticité des Polymères 298
9.3 Rupture des Polymères 315
9.4 Résumé et conclusion 342
EXERCICES 343
BIBLIOGRAPHIE 347
Table des matières XIII
ANNEXES 351
Quelques Constantes Physiques Fondamentales 352
Système d’unités SI 353
Liste des symboles 356
INDEX 365
N.B. Les solutions des exercices ainsi que des compléments sont accessibl |
Introduction à la physique des polymères : cours et exercices [texte imprimé] / Étienne, Serge, . - 2 éd . - Paris : Dunod, 2012 . - 368p : couv.ill.fig.tab.ann.ind ; 24x17 cm. ISBN : 978-2-10-058167-2 Langues : Français ( fre) Langues originales : Français ( fre)
Index. décimale : |
530 Physique |
Résumé : |
Les polymères constituent une classe de matériaux aux propriétés particulières dues à la présence simultanée de liaisons faibles intermoléculaires et fortes intramoléculaires. Le cours présenté dans ce livre étudie les conséquences de cette diversité de liaisons sur les propriétés physiques dépendant généralement de la température. De nombreux phénomènes importants pour les polymères sont liés à la mobilité moléculaire, notamment la viscoélasticité qui est étudiée de façon plus approfondie et en liaison avec la transition vitreuse. Cet ouvrage aborde également la cristallisation des polymères et la spécificité des matériaux semi-cristallins de même que les techniques de caractérisation basées sur l'interaction rayonnement-matière. Il faut souligner la cohérence de l'ensemble du cours qui est présenté suivant une approche physique. Cette 2e édition enrichie apporte des éléments supplémentaires sur les propriétés mécaniques ultimes des matériaux polymères à l'état solide et propose de nouveaux exercices à résoudre. Cet ouvrage s'adresse aux étudiants en 2e et 3e cycles de physique et chimie-physique ainsi qu'aux étudiants en mécanique, génie mécanique, sciences et technologies industrielles. Il intéressera également les ingénieurs désirant approfondir leurs connaissances dans le domaine des polymères. Les solutions des exercices et des informations complémentaires sont disponibles sur le site web des auteurs
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Note de contenu : |
Table des matières
CHAPITRE 1 • INTRODUCTION AUX MATÉRIAUX POLYMÈRES.
NOTION DE MACROMOLÉCULE 1
1.1 Introduction 1
1.2 Structure chimique et cohésion des macromolécules 3
1.3 Isomérie : configurations et conformations 13
1.4 Masse molaire et dimensions caractéristiques des macromolécules 18
1.5 Les domaines de température spécifiques 26
1.6 Classifications des matériaux polymères 26
1.7 Des matériaux naturels qui peuvent être considérés comme des polymères particuliers 30
1.8 Résumé et conclusion 31
EXERCICES 31
BIBLIOGRAPHIE 32
CHAPITRE 2 • COHÉSION À L’ÉTAT SOLIDE ET MODULES ÉLASTIQUES DES POLYMÈRES
À L’ÉTAT VITREUX ET À L’ÉTAT CRISTALLIN 35
2.1 Introduction 35
2.2 Nature des forces et potentiel d’interaction 36
2.3 Systèmes isotropes : application aux polymères vitreux 38
2.4 Système anisotrope : application au cas d’un monocristal parfait de polymère 42
2.5 Rôle des paramètres structuraux 48 c Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit.
X Table des matières
2.6 Effet de la température 48
2.7 Résumé et conclusions 50
EXERCICES 50
BIBLIOGRAPHIE 52
ANNEXES 53
CHAPITRE 3 • MODULES D’ÉLASTICITÉ À L’ÉTAT ÉLASTOMÈRE : THÉORIES STATISTIQUE
ET MOLÉCULAIRE DE L’ÉLASTICITÉ ENTROPIQUE 57
3.1 Introduction 57
3.2 Aspect thermodynamique et équations d’état 57
3.3 Aspect moléculaire ou théorie statistique élémentaire pour un réseau idéal 61
3.4 Discussion 68
3.5 Comportement non idéal et approche phénoménologique : équation de Mooney-Rivlin 76
3.6 Cristallisation induite par déformation 76
3.7 Matériaux caoutchoucs : aspect historique du développement des élastomères 77
3.8 Résumé et conclusion 78
EXERCICES 78
BIBLIOGRAPHIE 84
ANNEXES 85
CHAPITRE 4 • LA TRANSITION VITREUSE 87
4.1 Introduction 87
4.2 Considérations générales sur l’état vitreux et la transition vitreuse 87
4.3 Nature de la transition vitreuse et aspects expérimentaux essentiels 92
4.4 Description thermodynamique : paradoxe de Kauzmann et l’entropie excédentaire du verre 97
4.5 Approches théoriques classiques de la transition vitreuse 99
4.6 Rôle des paramètres structuraux 108
4.7 Moyens expérimentaux pour observer la transition vitreuse 119
4.8 Résumé et conclusion 122
EXERCICES 123
BIBLIOGRAPHIE 124
Table des matières XI
CHAPITRE 5 • VISCOÉLASTICITÉ LINÉAIRE 127
5.1 Introduction 127
5.2 Considérations générales 128
5.3 Interprétation microscopique de la viscoélasticité 129
5.4 Description phénoménologique et schémas équivalents 138
5.5 Fluage et relaxation de contrainte : fonctions complaisance et module 142
5.6 Principe de superposition de Boltzmann : réponse à une excitation quelconque 142
5.7 Spectres des temps caractéristiques 145
5.8 Régime sinusoïdal : modules et complaisances dynamiques dans le domaine fréquentiel 147
5.9 Fonctions et distributions particulières 151
5.10 Relations entre les fonctions de viscoélasticité 153
5.11 Techniques expérimentales 155
5.12 Un cas particulier de phénomène viscoélastique 162
5.13 Résumé et conclusion 163
EXERCICES 164
BIBLIOGRAPHIE 170
CHAPITRE 6 • PHYSIQUE DES POLYMÈRES SEMI-CRISTALLINS 173
6.1 Introduction 173
6.2 Morphologie et dimensions caractéristiques 175
6.3 Rappels sur la cristallisation à partir de l’état liquide 180
6.4 Cristallisation des matériaux macromoléculaires 189
6.5 Fusion des polymères semi-cristallins 198
6.6 Détermination du taux de cristallinité. Techniques d’étude de la morphologie 200
6.7 Quelques propriétés observées par mesures dynamiques 205
6.8 Transcristallinité 208
6.9 Effet des fortes déformations et textures de déformation 209
6.10 Paramètres structuraux et facteurs déterminant la température de fusion 210
6.11 Résumé et conclusion 214
EXERCICES 214
BIBLIOGRAPHIE 219 c Dunod – Toute reproduction non autorisée est un délit.
XII Table des matières
CHAPITRE 7 • PROPRIÉTÉS ÉLECTRIQUES ET OPTIQUES 221
7.1 Introduction 221
7.2 Les diélectriques parfaits : considérations générales 223
7.3 La relaxation diélectrique 232
7.4 Les polymères comme milieux diélectriques 238
7.5 Quelques comportements spécifiques 244
7.6 Propriétés optiques des polymères 249
7.7 Méthodes de mesure des propriétés électriques 254
7.8 Méthodes de mesure des propriétés optiques 256
7.9 Résumé et conclusion 257
EXERCICES 257
BIBLIOGRAPHIE 260
CHAPITRE 8 • DIFFRACTION, DIFFUSION ET ABSORPTION DE RAYONNEMENT
PAR LES POLYMÈRES : APPLICATION À LA CARACTÉRISATION
MICROSTRUCTURALE 263
8.1 Introduction 263
8.2 Spectroscopies d’absorption 264
8.3 Diffusion non élastique 271
8.4 Diffusion élastique de rayonnement 276
8.5 Résumé et conclusions 293
EXERCICES 293
BIBLIOGRAPHIE 294
CHAPITRE 9 • PROPRIÉTÉS MÉCANIQUES ULTIMES DES MATÉRIAUX POLYMÈRES
À L’ÉTAT SOLIDE 297
9.1 Introduction 297
9.2 Plasticité des Polymères 298
9.3 Rupture des Polymères 315
9.4 Résumé et conclusion 342
EXERCICES 343
BIBLIOGRAPHIE 347
Table des matières XIII
ANNEXES 351
Quelques Constantes Physiques Fondamentales 352
Système d’unités SI 353
Liste des symboles 356
INDEX 365
N.B. Les solutions des exercices ainsi que des compléments sont accessibl |
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