Descriptif
Ce cours constitue une introduction aux sciences des matériaux, domaine majeur de l'innovation dont les applications sont nombreuses : la mobilité et les transports, la conversion et le stockage de l’énergie, les technologies de l’information, la santé et les biotechnologies, l'environnement…
Les objectifs sont de décrire les problématiques actuelles du domaine et, sur un plan plus fondamental, de montrer le lien existant entre la structure chimique des matériaux, et leurs propriétés optimisées pour des applications ciblées. La mise en œuvre de matériaux repose donc sur la compréhension des mécanismes de synthèse et sur la maitrise des procédés de mise en oeuvre qui seront largement illustrés.
Ce cours est divisé en deux grandes parties d’égales importances focalisées d’une part sur les solides inorganiques (notamment les oxydes à propriétés remarquables), et d'autre part les polymères fonctionnels. Le cours est illustré de nombreux exemples permettant de comprendre l'importance du domaine des sciences des matériaux dans notre monde d'aujourd'hui, et pour appréhender les défis de demain.
Objectifs pédagogiques
L'objectif est de donner aux élèves les outils de base permettant d'appréhender les problématiques actuelles de mise au point de matériaux innovants, à l'interface avec la physique, la mécanique et la biologie.
Il abordera les questions liées à la mise au point des matériaux permettant de comprendre les relations structure/propriétés afin de comprendre les processus d’ingénierie de matériaux innovants associant les propriétés intrinsèques de la matière et leur application pratique dans des cas concrets.
Compétences acquises à la fin du cours :
- notions de base pour comprendre les enjeux dans la mise au point de matériaux innovants sur la base du contrôle de leur composition et de leur structure à diverses échelles.
- Être sensibilisé aux aspects procédés des méthodes d’élaboration comme facteur impactant des propriétés des matériaux et sur les possibilités d’intégration des matériaux dans les dispositifs.
- Mettre ces connaissance en perspective dans le contexte actuel des sciences des matériaux vis-à-vis des problématiques sociétales et environnementales.
- Cours magistral : 15
- Petite classe : 20
effectifs minimal / maximal:
10/200Diplôme(s) concerné(s)
Objectifs de développement durable
ODD 7 Energie propre et d’un coût abordable, ODD 9 Industrie, Innovation et Infrastructure.Pour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Il n’y a pas de prérequis particulier pour ce cours même si un investissement un peu plus important (mais raisonnable) peut être requis pour les élèves n’ayant pas fait du tout de chimie auparavant. Des séances de tutorat peuvent être mises en place sans problème pour les élèves en ressentant le besoin.
Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
Il n’y a pas de prérequis particulier pour ce cours même si un investissement un peu plus important (mais raisonnable) peut être requis pour les élèves n’ayant pas fait du tout de chimie auparavant. Des séances de tutorat peuvent être mises en place sans problème pour les élèves en ressentant le besoin. Les élèves issus d'une même filière pourront être regroupés afin d'adapter le niveau et la nature des enseignements de petites classes.
Format des notes
Numérique sur 20Littérale/grade réduitPour les étudiants du diplôme Programmes d'échange internationaux
Vos modalités d'acquisition :
- Examen écrit de 3 heures sur un sujet divisé en deux partie notées de manière égales correspondant aux deux parties du cours.
- Notes de cours et de PC autorisées. Calculatrice autorisée
- Jusqu'à 3 points supplémentaires peuvent être attribués pour la participation (assiduité, participation, résultats QCM, DM etc...)
- Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée). L'UE est acquise si note finale transposée est >= C
- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
- Le coefficient de l'UE est : 10
- La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
- La note obtenue est classante.
- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
Le coefficient de l'UE est : 10
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
La note obtenue est classante.
Pour les étudiants du diplôme Titre d’Ingénieur diplômé de l’École polytechnique
Vos modalités d'acquisition :
- Examen écrit de 3 heures sur un sujet divisé en deux partie notées de manière égales correspondant aux deux parties du cours.
- Notes de cours et de PC autorisées. Calculatrice autorisée
- Jusqu'à 3 points supplémentaires peuvent être attribués pour la participation (assiduité, participation, résultats QCM, DM etc...)
- Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée). L'UE est acquise si note finale transposée est >= C
- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
- Le coefficient de l'UE est : 10
- La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
- La note obtenue est classante.
- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
Le coefficient de l'UE est : 10
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
La note obtenue est classante.
Programme détaillé
Le cours est divisé en deux parties d’égale importance : une partie sur la chimie des solides (inorganiques, plutôt des oxydes) et une partie sur la chimie des polymères.
Les cours donnent les éléments de contexte et les notions importantes à retenir. Les PC illustrent le cours sur des problèmes concrets permettant la mise en application des concepts décrits dans le cours.
Partie Oxydes fonctionnels
- Introduction aux sciences des matériaux, enjeu et défis de la discipline
- combinaison des éléments, phases, stoechiométrie
- Structure multi-échelle des matériaux : de l’arrangement atomique à la notion de microstructure
- Comment fabrique t’on les matériaux ? de la matière à l’objet mis en forme - exemple des céramiques
- Un matériaux à propriétés remarquables : la silice et le verre
Partie Matériaux polymères
- Introduction à la chimie des polymères
- 2 - Polymérisation par étapes
- Polymérisation en chaine
- Ingénierie macromoléculaire
- La polymérisation en émulsion