Matériau réfractaire - Définition
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Introduction
Matériau réfractaire est un terme technique signalant une résistance à une influence chimique, physique ou biologique qu’il faudrait préciser, mais qui semble évidente dans chaque domaine technologique. Il s'agit souvent d'une bonne résistance à la chaleur, c’est-à-dire aux effets induits par les hautes températures, par des corps ayant un point de fusion élevé.
Une terminologie récente aux présupposés anciens
Réfractaire est un terme français recensé en 1539 par Robert Estienne, dans son dictionnarium latino-gallicum. Il provient du latin d’église refractarius, querelleur et signifie indocile. La racine latine est portée par le verbe refringere dont le premier sens est briser, abattre une cloison, le second sens est déjà relatif à la déviation des rayons lumineux entrant dans l’eau ou dans une substance vitreuse. D’autres acceptions variées portent sur l’insoumission à la loi commune ou la résistance à une imposition tyrannique en imposant une autre loi.
La réfraction ou réfringence lumineuse est une bonne illustration. La déviation du faisceau lumineux selon la loi de Snell-Descartes obéit à une contrainte des milieux physiques ou des phases traversés. Le milieu ou la phase est caractérisé par un indice de réfraction n dont la valeur est corrélée à la vitesse de propagation de la lumière dans le milieu. Au passage de l’interface, une loi s’est substituée à une autre, dévoilant une brisure ou une séparation de phase pour la propriété physique. Une part du rayonnement est réfléchi. Cette réflexion, au sens du bas-latin reflexio, retour en arrière, suit aussi une loi géométrique précise : le faisceau reste dans le plan et les mesures de l'angle d'incidence et d'éloignement avec la normale à la surface touchée sont identiques.
Cette modélisation bien connue de la science naissante du XVIIe siècle semble avoir été adaptée à tous les types de flux alors plus ou moins mystérieux (rayonnement, son, chaleur...) traversant ou repoussé par les corps.
En 1762, le terme réfractaire a été appliqué à des matériaux résistants à la pénétration du flux calorique, c'est-à-dire à de hautes températures. Comme la vieille théorie calorique a longtemps été préservée, le vieux vocabulaire associé s'est maintenu et parfois a perduré dans les techniques modernes. Ainsi, en 1804, apparaît le réflecteur en céramique blanche, placé dans le renflement intérieur de nouvelles cheminées anglaises et améliorant le rendement par rayonnement.
Le renouvellement des conceptions sur la chaleur, en particulier l'équivalence avec l'énergie démontré par Mayer et Joule, vers 1845, n'a pas modifié les terminologies techniques, mis à part les termes en usage de calorimétrie comme la capacité calorifique, d'autant plus que la notion de température n'a été comprise que par des approches statistiques dites de Maxwell-Boltzmann. La réfraction thermique suppose que le gradient de température ou d’agitation moléculaire obéit à des lois différentes au cœur du matériau selon la nature du corps, nécessairement solide si l’échauffement est important en surface.
Vers des technologies sobres et propres
Après le « scandale de l'amiante » et les problèmes posés par les fibres céramiques ou de carbone, on recherche des matériaux plus sûrs et dont la production est moins polluante et moins contributrice au réchauffement climatique et à l'émission de gaz à effet de serre.
