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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 359 — #367
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ACTIVITÉ DOCUMENTAIRE
nant pas d’aluminium ont également été préparés : alliages Ti-Cr, Ti-Mn, Ga-Mg-Zn,
U-Pd-Si.
Le premier quasi-cristal aluminium-manganèse a été fabriqué au moyen d’une trempe ultrarapide d’alliage liquide (vitesse de refroidissement de l’ordre de 1 million de
degrés par seconde), la structure est ainsi figée dans un état métastable. Le matériau obtenu dans ce cas a la forme de petits rubans contenant de microscopiques
quasi-cristaux dispersés dans une matrice d’aluminium.
Les quasi-cristaux possèdent des propriétés physiques et chimiques très remarquables dont certaines sont paradoxales :
• grande résistivité électrique, à la différence des alliages classiques à base d’aluminium. Ainsi le quasi-cristal aluminium-palladium-rhénium possède une résistivité
10 6 fois plus grande que l’aluminium ;
• faible conductivité thermique, à la différence des métaux ;
• grande dureté, de l’ordre de cinq fois celle des aciers spéciaux ;
• non-mouillabilité, c’est-à-dire qu’une goutte de liquide déposée à leur surface ne
s’étale pas en film mince ;
• résistance à l’oxydation et à la corrosion supérieure à celle des métaux ;
• coefficient de frottement sur la surface d’un quasi-cristal pouvant être jusqu’à dix
fois plus faible que sur celle d’un acier.
Les quasi-cristaux ont d’abord été des objets artificiels mais en 2009, un article de
la revue Science signalait la découverte de quasi-cristaux naturels, alliage d’aluminium, de cuivre et de fer (Al 63 Cu 24 Fe 13 ) dans la khatyrkite, une roche provenant des
montagnes Koryak au nord-est de la péninsule du Kamchatka (Russie).
Un dernier aspect des quasi-cristaux est à relever : leur découverte, qui a valu à
Daniel SHECHTMANN le Prix NOBEL de chimie en 2011, a conduit les chimistes à
réviser la définition du cristal. La notion de cristal était basée depuis deux siècles
sur le caractère ordonné et périodique du solide, la découverte des quasi-cristaux
a obligé, pour permettre leur intégration dans la catégorie des solides cristallins, à
élaborer une définition plus générale. En 1992, l’Union Internationale de Cristallographie a repris la définition du cristal, enlevant de celle-ci la notion de périodicité et
ne retenant que le critère de diffraction. Un cristal est depuis cette date un solide qui
produit une figure discrète de diffraction des rayons X.
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nant pas d’aluminium ont également été préparés : alliages Ti-Cr, Ti-Mn, Ga-Mg-Zn,
U-Pd-Si.
Le premier quasi-cristal aluminium-manganèse a été fabriqué au moyen d’une trempe ultrarapide d’alliage liquide (vitesse de refroidissement de l’ordre de 1 million de
degrés par seconde), la structure est ainsi figée dans un état métastable. Le matériau obtenu dans ce cas a la forme de petits rubans contenant de microscopiques
quasi-cristaux dispersés dans une matrice d’aluminium.
Les quasi-cristaux possèdent des propriétés physiques et chimiques très remarquables dont certaines sont paradoxales :
• grande résistivité électrique, à la différence des alliages classiques à base d’aluminium. Ainsi le quasi-cristal aluminium-palladium-rhénium possède une résistivité
10 6 fois plus grande que l’aluminium ;
• faible conductivité thermique, à la différence des métaux ;
• grande dureté, de l’ordre de cinq fois celle des aciers spéciaux ;
• non-mouillabilité, c’est-à-dire qu’une goutte de liquide déposée à leur surface ne
s’étale pas en film mince ;
• résistance à l’oxydation et à la corrosion supérieure à celle des métaux ;
• coefficient de frottement sur la surface d’un quasi-cristal pouvant être jusqu’à dix
fois plus faible que sur celle d’un acier.
Les quasi-cristaux ont d’abord été des objets artificiels mais en 2009, un article de
la revue Science signalait la découverte de quasi-cristaux naturels, alliage d’aluminium, de cuivre et de fer (Al 63 Cu 24 Fe 13 ) dans la khatyrkite, une roche provenant des
montagnes Koryak au nord-est de la péninsule du Kamchatka (Russie).
Un dernier aspect des quasi-cristaux est à relever : leur découverte, qui a valu à
Daniel SHECHTMANN le Prix NOBEL de chimie en 2011, a conduit les chimistes à
réviser la définition du cristal. La notion de cristal était basée depuis deux siècles
sur le caractère ordonné et périodique du solide, la découverte des quasi-cristaux
a obligé, pour permettre leur intégration dans la catégorie des solides cristallins, à
élaborer une définition plus générale. En 1992, l’Union Internationale de Cristallographie a repris la définition du cristal, enlevant de celle-ci la notion de périodicité et
ne retenant que le critère de diffraction. Un cristal est depuis cette date un solide qui
produit une figure discrète de diffraction des rayons X.
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