Isolant - Définition
Un isolant est un matériau qui permet d'empêcher les échanges d'énergie entre deux systèmes. On distingue : les isolants électriques, les isolants thermiques, les isolants phoniques et les isolants mécaniques. Le contraire d'un isolant est un conducteur (électricité et chaleur), ou transmetteur (mécanique et son).
Enjeux environnemental
Il est double, puisque l'isolation permet de fortement diminuer l'empreinte écologique d'un bâtiment et de ses usagers, et qu'elle peut de plus être faite avec des matériaux dits "écologiques". Depuis quelques années, et notamment suite aux problèmes posés par l'amiante, un nombre croissant de maîtres d'ouvrages cherchent en effet à améliorer les écobilans de l'isolation, avec des matériaux moins toxiques et moins écotoxiques, recyclés ou recyclables, peu consommateurs d'énergie, produits plus localement, et éventuellement puits de carbone. De tels isolants sont généralement imposés par les approches HQE (haute qualité environnementale appliquée au bâtiment) ou encouragés par certaines collectivités (prêt " Isolation " plus important avec Isolto par exemple)
Isolant électrique
En électricité comme en électronique, un isolant, aussi appelé matériau diélectrique, est une partie d'un composant ou un organe ayant pour fonction d'interdire le passage de tout courant électrique entre deux parties conductrices. Un isolant possède peu de charges libres, elles y sont piégées, contrairement à un matériau conducteur où les charges sont nombreuses et libres de se déplacer sous l'action d'un champ électromagnétique.
La faculté d'un matériau à être isolant peut aussi être expliquée par la notion de bandes d'énergie. L'isolation électrique est rattachée à une grandeur physique mesurable, la résistance, qui s'exprime en ohms (symbole : Ω).
Il ne faut pas confondre isolant qui désigne la propriété d'un matériau de ne pas conduire l'électricité, et isolateur qui désigne un composant électrotechnique en matériau isolant.
Isolant thermique
En thermique, un isolant est un matériau ayant une faible conductivité thermique. Il permet d'éviter les fuites de chaleur (refroidissement) ou l'entrée de la chaleur (" garde au frais ").
Les isolants les plus utilisés dans les applications courantes sont :
- les matériaux naturels dans la construction : bois, laine (de mouton, de bois, de chanvre...), paille, ouate de cellulose...
- les matériaux industriels dans la construction : laine de verre, laine de roche et autres laines minérales...
- les polymères : plastique, caoutchouc...
- l'air emprisonné : dans les fils d'un vêtement, les poils d'un animal, un double vitrage...
- le vide entre deux parois : dewar.
- Les mousses de polymère :
- polystyrène expansé, présente les avantages des polymères et de l'air.,
- polystyrène extrudé (styrodur)
Pour les applications à hautes températures, on utilise en général des isolants céramiques.
Isolant Mécanique
Isolant contre le bruit
Isolant dans un bâtiment
On parle d'isolant phonique dans le domaine du bâtiment, exemple : une plaque de polyester entre 2 cloisons permet d'isoler phoniquement une pièce (c'est relativement rudimentaire).
Les maisons de disque ou les chaînes radio utilisent des pièces isolées phoniquement respectivement pour l'enregistrement de musique ou d'émissions.
Autoroutes (et routes)
Dans le domaine routier (notamment autoroutier), il y a des murs de béton ou des remblais (plus techniquement un merlon) pour éviter que le bruit des véhicules perturbe les riverains.
Rapport entre les isolants électriques et thermiques
La conduction de la chaleur, dans les métaux, est assurée par les électrons de valence. Bon conducteur électrique signifie en général bon conducteur thermique. Mais la réciproque n'est pas nécessairement exacte : il existe des matériaux, comme l'oxyde de beryllium (BeO, matériau très toxique) et, surtout, le carbone-diamant (limité pour l'instant à l'électronique hyper-fréquence, domaine où les composants à refroidir sont assez coûteux et petits pour que le surcoût du diamant soit acceptable), bons conducteurs de la chaleur et isolants électriques. On les emploie précisément dans les composants électroniques pour dissiper la chaleur produite par effet Joule sans provoquer de court-circuit. Les huiles minérales sont également de bons conducteurs thermiques et isolants au sens électrique (on se souviendra du pyralène, par exemple). On pourra aussi citer la graisse aux silicones utilisée en autre pour améliorer le contact thermique entre un composant électronique et sont radiateur.
Enfin, il existe des isolants thermiques et électriques, comme le quartz, par exemple.