biomatériaux

[ZAKZAK2010عضو جديد]

Propriétés
Thermiques des biomatériaux

Plan du document:
€ I.€ Généralités
€ II.€ Les caractéristiques essentiels
€ 1.€ La conductibilité thermique
€ 1.€ Définition
€ 2.€ Solide métallique
€ 3.€ Solide organique
€ 4.€ Solide ionique
€ 1.€ l'exemple de conductibilité théorique
€ 2.€ Dilatation thermique
€ 3.€ Chaleur spécifique, chaleur massique et capacité calorifique
€ 4.€ Chaleur de fusion
€ 5.€ Point de fusion
€ 1.€ Définition
€ III.€ Traitement thermique
€ 1.€ Le phénomène de diffusion : définition
€ 2.€ La trempe
€ 3.€ Le recuit
€ 1.€ Recuit d'homogénéisation : recuit de diffusion
€ 2.€ Recuit de recristallisation
€ 3.€ Le revenu
I Généralités
Dans les tissus buccaux, les liaisons atomiques sont de type primaire avec peu
ou pas d'électron libres entraînant une conductivité thermique faible, ceci
nous permet d'éviter de ressentir les chocs thermiques ainsi que la douleur qui
peut en résulter.
...•. Une grande sensibilité au chaud ou au froid permet de nous indiquer un
état anormal ou pathologique, cependant :
I.A.
La présence de reconstruction buccal le plus souvent métallique (amalgame)
entraîne la présence d'e¬libres qui favorisent la conduction thermique pouvant
entraîner soit:
...•. Des douleurs ...•. Des lésion pulpaire
I.B.
Lors d'une restauration prothétique en résine acrylique ayant une faible
conduction thermique, ce matériau tend à empêcher un échange thermique entre
les tissus buccaux porteur et la bouche entraînant une insensibilité au chaud
et au froid
En résumé : :
dans un état solide, les atomes ne peuvent se mouvoir que par vibration autour
de leur position d'équilibre
I.C.
Si l'on fournit de l'énergie calorifique, elle se transforme en énergie cinétique
et l'amplitude de vibration des ondes augmente, c'est ce qu'on appelle le “1er
degré de liberté”
I.D.
Si la quantité d'énergie calorifique est grande (susceptible de disloquer
l'empilage atomique en assemblages moins compacte et désordonner) nous aurons
l'état liquide correspondant pour les atomes à un
“2ème degré de liberté”
I.E.
Si maintenant la quantité d'énergie est très grande, nous passerons de l'état
liquide à l'état gazeux correspondant à un “troisième degré de liberté” ; là
les atomes ont la possibilité de se mouvoir dans toute les directions et sur de
longue distance
II Les caractéristiques essentiels II.A.La conductibilité thermique
II.A.a.Définition C'est la propriété qui possède les corps de transporter
l'énergie calorifique.
...•. dans tous les solides, ce transport peut s'effectuer selon 3 mécanismes
Par des e¬: cas des métaux Par des molécules : cas des solides organiques
Vibration : cas des solides ioniques ou homopolaire
II.A.b.Solide métallique
Sur le plan atomique, il y a essentiellement une conductibilité électronique :
“la théorie de l'électron libre” (transfert d'électrons)
...•. Cependant il peut y avoir une conductibilité secondaire par vibration du
réseau (électron de conduction) c'est la théorie du concept d'un champ potentiel
périodique dans lequel les électrons se déplacent, ce concept à donner
naissance à la théorie des bandes.
II.A.c.Solide organique
Dans le transfert des molécules, il y a excitation des groupements adjacente
par translation, rotation ou vibration des groupes énergétique, la lenteur du
processus nous donnera les plus basses conductibilités.
Exemple : résine élastomère
II.A.d.Solide ionique
Le transfert de l'énergie du réseau se produit par la vibration de l'ensemble
de la
structure cristalline
Exemple : Cas du plâtre et le ciment à l'oxyphosphate
• l'exemple de conductibilité théorique Cu : 326 Watt/mK
Amalgame : 23 Watt/mK Dentine : 0.62 Watt/mK Résine : 0.2 Watt/mK
Ciments : Hydroxyde de Ca++ : 0.75 Watt/mK Eugenate : 0.5 Watt/mK
Phosphate de Zn : 1.3 Watt/mK
II.B.Dilatation thermique
Lorsqu'on chauffe un solide (température inférieure à celle nécessaire à un
changement d'état), il augmente de volume. ... Au niveau atomique, sous
l'influence de la chaleur, l'atome se déplace de sa position d'équilibre vers
des positions symétrique, cette dilatation et fonction de la force de liaison,
cette dilatation est :
Faible : Solide ionique Plus importante : solide métallique Très grande : Les
solides moléculaires (résine élastomère)
Exemple : :
...•. La couronne dentaire est de 11.4e¬6/degré ...•. Amalgame : 2.5e¬6/degré
...•. Résine : 8.1e¬6/degré
Ces 2 propriétés : conductibilité et dilatation thermique sont des paramètres
important à connaître lors de l'usage des biomatériaux afin d'apprécier leur
tolérance et leur comportement.
II.C.Chaleur spécifique, chaleur massique et capacité calorifique
C'est la quantité d'énergie qu'il faut fournir pour mettre les atomes en
vibration
II.D.Chaleur de fusion
C'est la quantité de chaleur nécessaire pour disloquer l'empilage atomique,
elle est en fonction avec la qualité et la quantité de métal à fondre.
Exemple : :
La température de fusion du chrome et triple de celle de l'argent ...•. celle
de l'argent est double que celle de l'Or.
II.E.Point de fusion
• Définition
Il s'agit du point où l'énergie thermique contenue à l'intérieur de la
structure est juste suffisante pour rompre les liaisons qui maintienne les
atomes à l'état condensé.
...•. Il est donc en relation avec les forces de liaison qui maintienne les
atomes dans la structure, ce point de fusion est constant pour les métaux purs:
Remarque !
Intervalle de fusion

On parlera de point de fusion pour un métal pur et d'intervalle de fusion pour


un alliage.

III Traitement thermique

Les traitements thermiques sont essentiellement liés au phénomène de diffusion.
...•. Soit qu'il l'empêche on aura la “trempe”. ...•. soit qu'il la favorise:
on aura le “recuit”

III.A.Le phénomène de diffusion : définition

C'est le phénomène selon le quel se produit l'interpénétration d'un ou
plusieurs éléments dans un autre (dans les system gazeux, liquide, solide) dans
l'état solide, la diffusion varie en fonction de :

La concentration La température



Elle suppose pour se produire une inégalité des potentiels thermodynamique
III.B.La trempe
Il s'agit de ramener brusquement sans modification de structure un solide
portée à une température donnée (inférieure à la température de transformation)
jusqu'a la température ambiante.
...•. La trempe se fait dans l'eau, dans l'huile ou dans un bain de sel fondue.
...•. La trempe provoque un durcissement lié à une modification superficielle
de la structure
(apparition de la martensite (petites couches qui subit la modification) )
III.C.Le recuit
Se sont des traitements thermiques d'amélioration qui consiste à réchauffer
l'alliage ou la pièce coulée à une température donnée pendant un temps donnée
pour rapprocher le matériaux de son état d'équilibre.
...•. Le recuit peut se faire par homogénéisation ou par recristallisation.
III.C.a.Recuit d'homogénéisation : recuit de diffusion
Qui permet de diminuer l'hétérogénéité chimique apparue au refroidissement
Exemple : Au, Ag, Cu, Pd
Cet alliage est porté à la température de 700° pendant 2 heures puis on fait
une trempe à l'eau
III.C.b.Recuit de recristallisation
Exemple : Fr, Sn, Co, Si
Il concerne les matériaux polymorphe (susceptible de changer de réseau
cristallin à certaine température )
Exemple I : :
898°C •1400°C •1535°C
Cubique centrée Cubique à face centrée forme cubique Feδ Feγ Feα
Exemple II : : Alliage d'or de type 3 et 4
AuCu AuCu Cubique face centrée Quadrilatère ...•. Le recuit de • cristallisation concerne également le
métal écroui pour lequel il supprimera les contraintes induite par déformation
plastique.
III.C.c.Le revenu
C'est un recuit à basse température qui permet de diminuer les contraintes en
dispersant les dislocations mais sans provoquer de modification structurale
sensible.

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السلام عليكم

مرحبا ZAKZAK2010 ..شكرا لك على المساهمة الرائعة .. وجعل الله هدا العمل الصالح في ميزان حسناتك .