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Cours courts - CHI451 : Chimie des matériaux

Domaine > Chimie.

Descriptif

Ce cours constitue une introduction au domaine de la chimie des matériaux, dont les applications sont nombreuses : matériaux pour le bâtiment, les transports, la conversion et le stockage de l’énergie, la catalyse hétérogène, les technologies de l’information et les biotechnologies…

Les objectifs sont de montrer (1) le lien direct existant entre la structure chimique des matériaux et leurs propriétés, et donc (2) l’importance de la compréhension des mécanismes de synthèse et de la maîtrise des procédés de mise en œuvre.

Ce cours est divisé en deux grandes parties d’égales importances focalisées d’une part sur les matériaux organiques (Polymères Industriels) et d’autre part sur les matériaux inorganiques (Chimie du Solide). Le contenu du cours est succinctement décrit dans la liste ci-dessous.

Première partie : Polymères Industriels

Chapitre 1 : Introduction
1. Propriétés Caractéristiques des Polymères
2. Dispersité des Masses Molaires
3. Diversité des Structures Macromoléculaires
4. Les Grandes Classes de Polymères et leurs Voies de Synthèse

Chapitre 2 : Le Polystyrène
1. Les Différentes Classes de Polystyrènes (Cristal, Choc, Expansé)
2. Mécanisme de la Polymérisation Radicalaire
3. Procédés

Chapitre 3 : Les Polyoléfines
1. Polymérisation Radicalaire (LDPE)
2. Catalyse Ziegler-Natta (HDPE, LLDPE, UHMWPE)
3. Catalyse par les Métallocènes (HDPE, PP)
4. Procédés

Chapitre 4 : Les Silicones
1. Propriétés
2. Polymérisation par Ouverture de Cycles
3. Applications des Elastomères Silicones

Chapitre 5 : Les Polyamides
1. Relation Structure - Propriété
2. Polymérisation par Ouverture de Cycles
3. Polycondensation

Chapitre 6 : Les Polyépoxydes
1. Exemples d’application
2. Polycondensation de Monomères Multifonctionnels
3. Diagramme Temps -Température -Transformation
4. Procédés

Deuxième partie : Chimie du Solide

Chapitre 1 : Introduction à la chimie du solide et des matériaux
1. Définition d’un matériau, différents type et classes de propriétés
2. Critères de choix d’un matériau
3. Enjeu de la recherche en sciences des Matériaux
4. Chimie du solide / Chimie des matériaux

Chapitre 2 : De l’atome au solide
1. Différents états de la matière, diagrammes pression/température
4. Eléments chimiques, Configuration électronique des atomes et des ions, liaisons dans les solides
5. Stœchiométrie - Diagrammes de phase
6. Le solide cristallin « parfait » comme empilements de sphères dures

Chapitre 3 : Structure des matériaux
1. Etats cristallisés et amorphes
2. Structures cristallines, rappels de cristallographie élémentaire
3. Structures types : structures dérivées d’empilements compacts et autres structures classiques
4. Détermination des structures - Diffraction des rayons X
5. Autres techniques de caractérisation des solides

Chapitre 4 : Ecart à l’idéalité
1. Notions de microstructure
2. Défauts
3. Non-stœchiométrie

Chapitre 5 : Elaboration des matériaux
1. Problématiques liées aux méthodes d’élaboration des matériaux : composition, microstructure, mise en forme
2. Voies céramiques
3. Chimie du dépôt des couches minces : CVD, PVD
4. Voies liquides d’élaboration, voie sol-gel

Chapitre 6 : Quelques matériaux à propriétés remarquables
1. Silice et dérivés
2. Nanomatériaux
3. Matériaux poreux


Références bibliographiques :
• Chimie et physico-chimie des polymères par M. Fontanille et Y. Gnanou
• Solid State Chemistry, an introduction – L. Smart, E. Moore, Chapman & Hall, London 1992

Niveau requis : Il n’y a aucun prérequis pour ce cours, mais CHI431 est conseillé. Requis pour le PA Chimie des Matériaux.

Langue du cours : Français

Credits ECTS : 5

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Ecole polytechnique

CHI431 est conseillé

Format des notes

Numérique sur 20

Littérale/grade réduit

Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'ingénieur de l'Ecole polytechnique

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