Taux de cristallinité

Le concept de taux de cristallinité, ϰ, se rencontre fréquemment dans le cas des matériaux organiques. Il mesure la proportion de matière se trouvant dans l'état cristallin.



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  • MOTS CLES : polymère semi-cristallin, module d'Young, vibration, mesure expérimentale. KEYS WORDS : semi- crystalline polymer, Young's modulus, ... (source : web.univ-ubs)

Le concept de taux de cristallinité (en anglais, degree of crystallinity), ϰ, se rencontre fréquemment dans le cas des matériaux organiques. Il mesure la proportion de matière se trouvant dans l'état cristallin.

Le taux de cristallinité massique (ϰm) d'un échantillon de polymère cristallisé est défini par le rapport de la masse des phases cristallines à la masse de l'échantillon étudié[1].
On peut de la même manière considérer le taux de cristallinité volumique (ϰv).
Les taux de cristallinité massique et volumique des polymères sont généralement peu différents.

Pour les polymères semi-cristallins usuels, ϰ se situe entre 20 et 80 %[2]. Il peut atteindre 95 % pour le polyéthylène haute densité (PEHD). Il dépend des systèmes cristallins et de l'histoire thermique.

C'est un paramètre important dont l'évolution traduit une modification de la microstructure, par conséquent des propriétés de la matière (densité, module de Young, allongement à la rupture, retrait plastique, etc. ). Il permet d'apprécier les contributions amorphes et cristallines.

La diffractométrie de rayons X (méthode absolue pour la mesure de ϰ, mais peu utilisée car particulièrement complexe), la micro-enthalpie différentielle (mesure des enthalpies de fusion), la densimétrie (mesure de densité au moyen d'un pycnomètre, ou avec des colonnes à gradient, cette dernière méthode est fréquemment utilisée pour la mesure de la densité des polyoléfines), la résonance magnétique nucléaire (RMN) large bande (mesure absolue de ϰ) et la spectroscopie infrarouge (IR) sont les principales techniques physiques pour mesurer le taux de cristallinité.

Les polymères et les métaux sont des matériaux généralement polycristallins.

Remarques :

Références

  1. Christophe Chassanieux, Hervé Lefebvre et Sagrario Pascual, L'indispensable en polymères, Bréal, coll. «L'indispensable», 2008 (ISBN 9782749507095) [lire en ligne], p.  102 
  2. Jo Perez, Matériaux non cristallins et science du désordre, PPUR, coll. «sciences appliquées INSA Lyon», Lausanne, 2001 (ISBN 2880744857) [lire en ligne], p.  201 


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