isolation.

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isolation.
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PRÉSENTATION

isolation, ensemble de procédés permettant de supprimer ou de réduire la propagation de rayonnements et de vibrations d'un milieu à un autre, notamment celles de la chaleur (isolation thermique) et de l'électricité (isolation électrique). Un matériau
qui remplit ce rôle est dit isolant.

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ISOLATION ÉLECTRIQUE

En électricité, il n'existe pas de matériau parfaitement isolant. Les matériaux dits isolants conduisent toujours une faible quantité d'électricité, leur résistance au passage d'un courant étant toutefois 2,5. 10 24 fois supérieure à celle de matériaux
conducteurs d'électricité, comme l'argent ou le cuivre. La distinction entre isolants et conducteurs tient surtout au nombre d'électrons libres du matériau, capables d'y circuler et d'y constituer un courant. Certains matériaux comme le silicium et le
germanium libèrent un nombre fini d'électrons lorsqu'ils sont excités : ni isolants, ni véritablement conducteurs, ils sont dits semi-conducteurs et ont d'importantes applications électroniques, constituant notamment la matière première des
transistors.
Dans un circuit électrique ordinaire, on utilise généralement une matière plastique comme gaine isolante des câbles. Les fils plus fins, comme ceux des bobines et des transformateurs, sont plutôt isolés par une pellicule d'émail. Quant à l'isolation
interne des équipements électriques, elle est réalisée principalement avec du mica et de la fibre de verre. Les lignes électriques à haute tension sont isolées des pylônes et autres caténaires par des supports en céramique ou en verre.
Outre leur résistance au courant électrique, les matériaux isolants sont choisis en fonction de leurs conditions d'utilisation, et notamment de leurs températures de fonctionnement. Le Teflon, par exemple, est un isolant particulièrement performant
aux températures comprises entre 175 °C et 230 °C. Des contraintes mécaniques ou chimiques particulières peuvent nécessiter le recours à d'autres matériaux synthétiques, comme le Nylon qui possède une excellente résistance au frottement. Dans
un autre registre, le Néoprène, le caoutchouc de silicone, les polyesters époxy et les polyuréthannes offrent une protection efficace contre les produits chimiques et l'humidité.

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ISOLATION THERMIQUE

Les isolants thermiques ont pour objectif de réduire la circulation de chaleur entre zones de températures différentes. En plomberie, par exemple, les gaines placées autour des tuyaux d'eau chaude limitent les pertes en chaleur vers le milieu
environnant, de même que les panneaux isolants intégrés aux parois d'un réfrigérateur empêchent la chaleur du milieu extérieur de réchauffer l'intérieur de l'appareil. Quant aux isolations thermiques utilisées dans les bâtiments, elles protègent des
pertes calorifiques en hiver et d'une chaleur excessive en été.
La chaleur peut se transmettre de trois manières différentes : par rayonnement thermique, où l'énergie thermique est véhiculée par des ondes électromagnétiques (notamment l'infrarouge) ; par conduction, processus par lequel la chaleur est
transférée par agitation d'électrons, atomes et molécules de proche en proche ; et par convection qui mobilise un flux de matière à grande échelle entre zones de haute et basse températures, en raison des différences de densité qui leur sont
associées (voir Chaleur, transfert de).
Conduction et convection sont supprimées dans le vide, car l'absence de matière y empêche la propagation de toute agitation moléculaire. Le rayonnement, quant à lui, peut être combattu par la pose de surfaces hautement réfléchissantes, qui
empêchent les ondes de pénétrer dans la matière : c'est ainsi que les toits en zinc et aluminium réfléchissent les rayons du Soleil. Les bouteilles Thermos et autres vases de Dewar ( voir Cryogénie) allient les deux formules de protection : ils possèdent
deux parois réfléchissantes en argent ou en aluminium séparées par un vide, empêchant le passage de la chaleur sous toutes ses formes.
L'air est également un isolant apprécié : il présente 15 000 fois plus de résistance au passage de la chaleur qu'un bon conducteur métallique comme l'argent, et 30 fois plus de résistance qu'un isolant moyen comme le verre. Les matériaux isolants
sont souvent pour cette raison remplis de petites poches d'air. À plus grande échelle, les parois en verre creux et les fenêtres à double vitrage contiennent de grandes quantités d'air pour réduire les transferts de chaleur. Toutefois si le volume d'air est
trop grand, des phénomènes de convection peuvent s'y produire, tout comme des fuites peuvent y introduire de la vapeur d'eau, faisant perdre au matériau ses qualités isolantes. On observe la même détérioration de l'isolation lorsqu'un vêtement sec
est gagné par l'humidité et retient l'eau dans ses fibres.
Parmi les matériaux isolants les plus fréquemment utilisés figurent le carbonate de magnésium, le liège, l'ouate et le feutre, ainsi que la laine minérale et la laine de verre. Laine minérale aux fibres siliceuses et légères, l'amiante était autrefois un
isolant très répandu : des études ont toutefois mis en évidence les dangers qu'elle présente pour le système respiratoire et ses effets cancérigènes : son emploi dans les bâtiments et autres espaces publics est aujourd'hui interdit dans de nombreux
pays (en France depuis 1996).
L'isolation thermique doit être particulièrement efficace dans l'espace, où satellites et vaisseaux spatiaux sont soumis à d'importants contrastes de températures lors de leur passage de zones ensoleillées aux zones plongées dans l'ombre. Des
matériaux, appelés superisolants, ont été mis au point pour faire face à ces conditions extrêmes de rayonnement : ainsi en est-il du mylar aluminé, alliage métallique d'un haut pouvoir réfléchissant qui est assemblé en minces feuilles superposées,
séparées par du vide.
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