FormationsMasterMatériauxM1 Tronc commun mention Matériaux

Master MatériauxM1 Tronc commun mention Matériaux

Objectifs

Les enseignements de première année visent à donner aux étudiants les connaissances de base nécessaires à la poursuite de leurs études dans les spécialités professionnelle, recherche et indifférenciée de la mention .

Formation et recherche

Les enseignants- chercheurs impliqués dans ce master 1 sont membres d'un des trois laboratoires de recherche, de l'Université Aix-Marseille, dont les activités portent sur les matériaux

Pré-requis obligatoires

Les prérequis nécessaires à l’intégration du M1 Matériaux correspondent à ceux délivrés par un diplôme de licence de Chimie, Physique-Chimie, Physique, Sciences pour l'Ingénieur ou tout autre diplôme jugé équivalent.

Pré-requis recommandés

Une option matériaux au cours des trois premières années est un plus.

Régimes d'inscription

Cette formation est accessible en

Formation initiale
Formation continue

Compétences visées

- S’intégrer dans un environnement professionnel ou une équipe de recherche

- Echanger sur des sujets pluridisciplinaires pour enrichir les compétences

- Rédiger des rapports de recherche et présenter des travaux de recherche à un auditoire scientifique,

- Promouvoir et valoriser le travail en équipe

- Communiquer à l’écrit et l’oral (français et anglais)

Métiers visés

Codes ROME :

Spécialités de formation (code NSF) :

  • 111f : Sciences des matériaux, physique-chimie des procédés industriels
  • 115f : Physique appliquée aux processus industriels ; Physique des matériaux ; Mesures physiques appliquées au contrôle industriel ; Sciences physiques pour l'ingénieur
  • 116f : Chimie des matériaux et des métaux ; Chimie des processus industriels ; Chimie des produits alimentaires

Stages et projets encadrés

Stage obligatoire de 3 mois (prolongeable 2 mois) en entreprise ou en laboratoire de recherche. Le suivi de l’étudiant est assuré par un encadrant académique membre de l’équipe pédagogique ainsi que du responsable du stage. Ce stage donne lieu à la rédaction d’un mémoire et à une soutenance orale. Une note d’appréciation de l’employeur est également prise en compte.

Volume des enseignements

  • Cours magistraux : 324 heures
  • Travaux dirigés : 124 heures
  • Travaux pratiques : 82 heures
  • Stage : 12 semaines

Modalités pédagogiques particulières

Le M1 MATERIAUX comporte 350 heures d’enseignements de Tronc Commun et 180 heures d’enseignements optionnels à choix selon le parcours. Au premier semestre, l'enseignement est composé de 5 UE de tronc commun de cours, de travaux dirigés, de travaux pratiques, et une UE optionnelle à choix.

Le second semestre comporte 3 UE de tronc commun et 4 UE optionnelles à choix.

Modalités de contrôle des connaissances

Chaque unité d’enseignement fait l’objet d’un contrôle sous forme d’examen final, soit sous forme d’exposé, soit sous forme de rapport écrit. La note de stage est la moyenne des notes du mémoire, de la soutenance orale ainsi que de la note du tuteur.

Semestre 1 M1 Matériaux TC

[ détails ]

  • UE 1.1 Structure des matériaux (6 crédits)

    Code : ENSMTAU1Langue : Français.

    Contenu : 1/ Architecture des cristaux - 10h CM a/ Liaisons dans les solides (introduction au modèle de bandes) b/ Eléments de symétrie (théorie des groupes) 2/ Structures cristallines des solides – 10h CM + 6h TD a/ Composés métalliques (intermétalliques) b/ Composés covalents (diamant, graphite) c/ Composés moléculaires d/ Composés ioniques (fluorine, antifluorine, type spinelle, perovskite et dérivés) Application (TD) : matériaux d’intercalation, stockage H. 3/ Défauts et non stoechiométrie dans les cristaux - 12h CM + 8h TD a/ Défauts linéaires, surfaciques et tridimensionnels c/ Diffusion dans les cristaux (approche atomistique, lois de Fick, diffusion volumique, diffusion intergranulaire, diffusion superficielle) 4/ Caractérisation des structures cristallines - 6h CM, 2h TD, 6h TP a/ Notion de réseau réciproque b/ Diffraction des rayons X (loi de Bragg, facteur de structure) Application (6h TP) : 2 TP Application DRX .

    Volume horaire : 38h de CM - 16h de TD - 6h de TP - 

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  • UE 1.2 Thermodynamique des matériaux (6 crédits)

    Code : ENSMTAU2Langue : Français.

    Contenu : I. Thermodynamique et diagrammes de phases -18h CM+9h TD+3h TP 1- Equilibre 2- Système à un constituant 3- Solutions binaires 4- Equilibres dans systèmes hétérogènes 5- Diagrammes de phases binaires 6- Diagrammes de phases ternaires TP - Calculs de diagrammes de phases sur PC. II. Défauts cristallins et transformations de phases à l’état solide -18h CM+9h TD+3h TP 1- Défauts ponctuels : lacunes, interstitiels, atomes étrangers Nomenclature de Kröger Rôle de la température : le comportement « intrinsèque » Rôle du potentiel chimique et du dopage : le comportement « extrinsèque » 2- Interfaces Energie de surface Adsorption (théorie de Langmuir) 3- Germination et croissance Nucléation homogène Nucléation hétérogène (mouillage) Modèles de croissance 2D et 3D 4.- Transformations de phases Paramètre d’ordre (théorie de Landau) Transitions de 1erordre et 2èmeordre

    Volume horaire : 36h de CM - 18h de TD - 6h de TP - 

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  • UE 1.3 Propriétés physiques et mécaniques des matériaux (6 crédits)

    Code : ENSMTAU3Langue : Français.

    Contenu : A/ Propriétés Physiques des Matériaux – 18h CM, 9h TD 1-I ntroduction ( 3h CM ) ; Interaction Rayonnement-Matière (Présentation/Propriétés de divers types de rayonnement et caractères des interactions avec la matière condensée) 2- Propriétés magnétiques des matériaux (3hCM, 3hTD) (diamagnétisme, paramagnétisme, ferromagnétisme, ferrimagnétisme) 3- Nouveaux matériaux multi-ferroïques ; vers la Spintronique 4- Propriétés électriques, thermiques et optiques des matériaux inorganiques (9h CM, 6h TD). Description de la structure électronique des matériaux par le modèle des bandes et propriétés associées. Propriétés physiques des matériaux semiconducteurs et applications technologiques. B/ Propriétés Mécaniques des Matériaux - 18h CM, 9h TD, 6h TP 1-Introduction au comportement mécanique des matériaux L'essai de traction : principe, analyses qualitative et quantitative Comportements élastique et plastique, notion de rigidité / fragilité / ductilité, introduction aux différents types de matériaux 2-Comportement mécanique des Matériaux Inorganiques Elasticité : origine, modèles microscopiques simples Plasticité : limite d'élasticité théorique / réelle, mécanisme de déformation par dislocations, nature et propriétés des dislocations, durcissement (mécanismes) Comportement haute température : le fluage et ses mécanismes Rupture : notions phénoménologiques 3-Elasticité Tenseurs de contrainte et de déformation, relations d'élasticité (isotrope) TP : calculs des états de contrainte et déformation dans des structures de géométries simples (logiciel de calcul par éléments finis) 4-Comportement mécanique des Matériaux Organiques . Influence de la température. Polymères amorphes / semi-cristallins. Principe d’équivalence temps - température. Viscoélasticité linéaire. Modèles rhéologiques spécifiques aux matériaux polymères. Mécanismes d’endommagement et de rupture.

    Volume horaire : 36h de CM - 18h de TD - 6h de TP - 

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  • UE 1.4 Informatique appliquée et modélisation (3 crédits)

    Code : ENSMTAU4Langue : Français.

    Contenu : I. Notions élémentaires sur le langage C (10h CM) Introduction, Structure générale d'un programme en C : la fonction main, les types prédéfinis, les constantes numériques, les pointeurs. Les opérateurs : affectation, opérateurs arithmétiques et notations abrégées, opérateurs de relation, opérateurs logiques booléens. Instructions conditionnelles : test logique if – test logique switch. Les boucles for, while et do while, Contrôle de boucle : continue et break. Les fonctions : généralités et syntaxe, valeur retournée : instruction return, passage d'argument par valeur, passage d'argument par référence. Les types composés : objets de type structure. Les tableaux : allocation à mémoire fixe, allocation dynamique, tableaux à plusieurs indices, utilisation des tableaux dans les fonctions. Les fonctions d'entrées-sorties classiques printf et scanf. Manipulation de fichier : fonctions fopen, fclose , entrées-sorties formatées fonctions fprintf et fscanf) , positionnement dans un fichier. Bibliothèques standard math.h, stdio.h et stdlib.h. Notions de calcul numérique : discrétisation d'une fonction continue, dérivation, intégration, équation différentielles. II. Notions de calcul numérique (12h TD) Exercices d'application portant sur les notions du langage C étudiées en cours (4 heures). Application au calcul numérique : moindres carrés, intégration, résolution d'équations différentielles, calcul matriciel (8 heures). III. Projet informatique - Application à des problèmes simples de la chimie et de la physique (8h TP) Chaque étudiant ou groupe restreint d'étudiants traitera de la résolution numérique d'un problème simple de chimie ou de physique pré-établi par l'enseignant. Il s'agit d'un projet personnel. En plus des séances de TP encadrées par l'enseignant, les étudiants devront fournir un travail personnel complémentaire non encadré.

    Volume horaire : 10h de CM - 12h de TD - 8h de TP - 

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  • UE 1.5 Anglais / Technique de recherche d'emploi (3 crédits)

    Code : ENSMTAU5Langue : Français.

    Contenu : 20h d’enseignement d’anglais, poursuivi au 2ieme semestre par 30h (UE 2-3). 10h d’enseignements avec un professionnel pour acquérir les bases nécessaires pour savoir rédiger un CV et se préparer à une audition d’embauche

    Volume horaire : 30h de TD - 

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  • 1x6 crédits ou 2x3 crédits à choisir
    • UE 1.6 Polymères (6 crédits)

      Code : ENSMTAU6Langue : Français.

      Contenu : ntroduction a la science des macromolécules. (4h CM, 2h TD) Polymérisation radicalaire (8h CM, 4H TD, 3h TP) La polycondensation (6h CM, 3H TD, 3h TP) La polymérisation anionique (3h CM, 2h TD) La polymérisation cationique (2h CM, 1h TD) La copolymérisation radicalaire (5h CM, 2h TD) La modification chimique des polymères (8h CM, 4h TD)

      Volume horaire : 36h de CM - 18h de TD - 6h de TP - 

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    • 1.6A Matériaux divisés (6 crédits)
      • UE 1.6a Electrochimie 1 (3 crédits)

        Code : ENSMTAU7Langue : Français.

        Contenu : I/ Introduction (4h CM) 1/ Grandeurs électriques 2/ Matériaux conducteurs : électrodes, électrolytes (solides et liquides) 3/ Solutions électrolytiques (activité thermodynamique, conductivité) II/ Thermodynamique électrochimique (8hCM, 3h TD) 1/ Rappels sur le potentiel d’électrode 2/ Potentiel de jonction 3/ Types d’électrode 4/ Applications Piles (alcalines, Li, Piles à combustibles), Accumulateurs (Pb, Ni-Cd, Ni-MH), Capteurs électrochimiques) III. Cinétique électrochimique (10h CM, 6h TD, 3h TP) 1/ Transfert de charge (Equation de Butler-Volmer, Loi de Tafel) 2/ Transport dans l’électrolyte (Courant limite de diffusion) 3/ Autres surtensions (Chute ohmique, cristallisation) 4/ Applications Electrosynthèse minérale (électrolyse chloroalcaline) et organique (procédé Monsanto : nylon), Electrométallurgie (Aluminium, Affinage du Cuivre, Dépôts électrochimiques), Corrosion et Protection IV. Structure de l’interface électrode/électrolyte (6h CM) 1/ Isotherme d’adsorption de Gibbs 2/ Electrocapillarité (Equation de Lippman) 3/ Modèle de la double-couche (Helmholtz, Gouy-Chapman, Stern) 4/ Effets de Frumkin, adsorption spécifique 5/ Application de l’électrochimie interfaciale Electrophorèse, électroosmose, électroporation, Dépôts en sous-potentiel (« Under Potential Deposition » (UPD)), Photoélectrochimie des semi-conducteurs (Charges d’espace, potentiel de bandes plates, caractéristiques I-V sous illumination…)

        Volume horaire : 21h de CM - 6h de TD - 3h de TP - 

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      • UE 1.6b Electrochimie 2 (3 crédits)

        Code : ENSMTAU8Langue : Français.

        Contenu : I/ Voltamétrie - - 9h CM + 4h TD 1- Introduction aux méthodes expérimentales en courant continu. Description de la cellule électrochimique à 3 électrodes, appareillages, Electrode tournante, Microbalance Electrochimique à Quartz (EQCM). 2- Principes et applications de différentes méthodes : Suivi du potentiel d’abandon, Méthodes à Courant imposé (Chonopotentiométrie), Méthodes à Potentiel imposé (Chonopoampérométrie) : Voltamétrie linéaire et cyclique. Travaux Pratiques : Electrocristallisation, Anodisation électrochimique. II/ Impédance électrochimique - 9h CM + 5h TD + 3h TP. 1- Introduction à la notion de fonction de transfert Définition de l’impédance d’un système non linéaire, impédance des éléments électriques de base servant à la modélisation (R, C, L, Diffusion…), méthode de mesure et de représentation des données, 2- Application à la caractérisation des matériaux et des interfaces Plusieurs exemples portant sur les matériaux monophasiques (monocristal, liquide homogène, verre..) et polyphasiques (céramique, composite…) et sur les interfaces chargées (capacité interfaciale, transfert de charge, adsorption) TP : caractérisation des propriétés électriques d’une céramique conductrice ionique et d’une batterie lithium.

        Volume horaire : 18h de CM - 9h de TD - 3h de TP - 

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    • 1.6B Matériaux Energie (6 crédits)
      • UE 1.6a Electrochimie 1 (3 crédits)

        Code : ENSMTAU7Langue : Français.

        Contenu : I/ Introduction (4h CM) 1/ Grandeurs électriques 2/ Matériaux conducteurs : électrodes, électrolytes (solides et liquides) 3/ Solutions électrolytiques (activité thermodynamique, conductivité) II/ Thermodynamique électrochimique (8hCM, 3h TD) 1/ Rappels sur le potentiel d’électrode 2/ Potentiel de jonction 3/ Types d’électrode 4/ Applications Piles (alcalines, Li, Piles à combustibles), Accumulateurs (Pb, Ni-Cd, Ni-MH), Capteurs électrochimiques) III. Cinétique électrochimique (10h CM, 6h TD, 3h TP) 1/ Transfert de charge (Equation de Butler-Volmer, Loi de Tafel) 2/ Transport dans l’électrolyte (Courant limite de diffusion) 3/ Autres surtensions (Chute ohmique, cristallisation) 4/ Applications Electrosynthèse minérale (électrolyse chloroalcaline) et organique (procédé Monsanto : nylon), Electrométallurgie (Aluminium, Affinage du Cuivre, Dépôts électrochimiques), Corrosion et Protection IV. Structure de l’interface électrode/électrolyte (6h CM) 1/ Isotherme d’adsorption de Gibbs 2/ Electrocapillarité (Equation de Lippman) 3/ Modèle de la double-couche (Helmholtz, Gouy-Chapman, Stern) 4/ Effets de Frumkin, adsorption spécifique 5/ Application de l’électrochimie interfaciale Electrophorèse, électroosmose, électroporation, Dépôts en sous-potentiel (« Under Potential Deposition » (UPD)), Photoélectrochimie des semi-conducteurs (Charges d’espace, potentiel de bandes plates, caractéristiques I-V sous illumination…)

        Volume horaire : 21h de CM - 6h de TD - 3h de TP - 

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      • UE 1.6c Traitement du signal (3 crédits)

        Code : ENSMTAU9Langue : Français.

        Contenu : A) Traitement Analogique du Signal I) La Transformation de Fourier Fonctions périodiques et non-périodiques. Exemples : pulse rectangulaire, sinusoïde tronquée, fonction Delta, fonction peigne II) Les Systèmes : Intégrale de convolution Représentations d’un système : polynôme, équation différentielle, intégrale de convolution, fonction de transfert III) Filtrage Filtrage temporel et fréquentiel. Filtre à bande étroite IV) Modulation AM (Bande latérale double et unique), Modulation d’argument (Fréquence et Phase) B) Traitement Numérique du Signal I) Structure d’un système TNS, comparaison avec TAS. Exemple du CD II) Etapes du TNS : TFD et FFT, échantillonnage, apodisation, quantification, restitution du signal TD (support MatLab®) : TD 1 : Introduction à la représentation des signaux avec MatLab TD 2 : Echantillonnage d’un signal analogique TD 3 : Décodage de signaux multiplexés CDMA en télécommunications numériques TD 4 : Transformée de Fourier TD (support Spice®) : Etude d’un signal sinusoïdal. Modulation d’amplitude.

        Volume horaire : 15h de CM - 15h de TP - 

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Semestre 2 M1 Matériaux TC

[ détails ]

  • UE 2.1 Grandes classes de matériaux - Elaboration (6 crédits)

    Code : ENSMTBU1Langue : Français.

    Contenu : I. Alliages métalliques et Semi-conducteurs - 12h CM, 2h TD 1/ Du minerai au métal - Fe (hauts fourneaux), Al (Bayer + électrolyse) – visite site de Gardanne 2/ Coulée et mise en forme des alliages massifs - Eléments d’alliage, Coulée (lingot et pièces de coulée), Mise en forme : laminage – visite Arcelor Fos 3/ Microstructure, propriétés et applications (TD - Alliages ferreux : aciers/fontes, Alliages légers : Al, Mg, Superalliages : base Ni, base Ti 4/ Les semi-conducteurs - Elaboration / Mise en forme, Applications 5/ Revêtements métalliques - Elaboration : PVD, CVD, électrodéposition, bain fondu, Applications II. Polymères -6h CM, 2h TD 1/ Procédés de synthèse des polymères - en masse, en solution, en suspension, en émulsion 2/ Techniques de mise en forme - Extrusion, Moulage par injection et rotation, Thermoformage 3/ Propriétés et Applications des principaux polymères industriels - Polyéthylène, Polychlorure de vinyle, Polymères acryliques, Polymères à base de styrène. III. Céramiques -10h CM 1/ Elaboration des poudres - Oxydes : synthèse par voie solide, hydrothermale, par précipitation, sol-gel, non oxydes : réduction carbo-thermique, auto-combustion, etc. 2/ Mise en forme 3/ Frittage - Thermodynamique du frittage, Frittage conventionnel, HIP, Flash 4/ Propriétés et applications - céramiques conventionnelles, céramiques techniques, Revêtements IV. Verres - 6h CM, 2h TD 1/ L’état vitreux et transition vitreuse 2/ Composition et Elaboration 3/ Propriétés 4/ Verres pour applications spécifiques : fibres de verre, fibres optiques … V – Composites -6h CM, 2h TD 1/ Présentation générale des matériaux composites 2/ Fibres de renfort 3/ Matrices 4/ Comportement mécanique des matériaux composites 5/ Nano-composites VI – Projets de Travaux Pratiques en Laboratoire - 12h TP

    Volume horaire : 40h de CM - 8h de TD - 12h de TP - 

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  • UE 2.2 Matériaux pour les énergies renouvelables (3 crédits)

    Code : ENSMTBU2Langue : Français.

    Contenu : I - Introduction - (8H CM + 2H séminaire) 1. Impact sociétal : utilisation rationnelle de l’énergie 2. Politique énergétique : stratégies, géopolitique 3. Vue d’ensemble sur les énergies renouvelables 4. Maîtrise et gestion de l’énergie sous forme de séminaire de 2h II – Projets tutorés (20H CM) Ces sujets porteront soit sur une problématique industrielle en relation avec un industriel soit sur une problématique de recherche en se basant sur un article.

    Volume horaire : 10h de CM - 20h de TD - 

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  • Anglais / Stage (9 crédits)
    • UE 2.3a Anglais 2 (3 crédits)

      Code : ENSMTBU3Langue : Français.

      Contenu : 30h d’enseignement d’anglais, en continuité des heures de 1er semestre (UE 1-5).

      Volume horaire : 20h de TD - 

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    • UE 2.3b Stage 1 (6 crédits)

      Code : ENSMTBU4Langue : Français.

      Contenu : Une fois tous les enseignements des deux semestres finis, l’année se clôture par un Stage de 3mois (durée minimum requise pour la formation mais susceptible d’être prolongée pendant les mois d’été) en Laboratoire ou Entreprise. Chaque stagiaire sera suivi par un tuteur de stage, enseignant dans la formation. Le stage sera évaluée à l’aide d’un mémoire, d’une présentation orale ainsi que de l’appréciation des tuteurs universitaires et encadrant de stage au sein du laboratoire ou de l’entreprise.

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  • Choix d'un parcours : Polymères - MMD - MEN - Recherche (12 crédits)
    • Parcours Polymères (12 crédits)
      • UE 2.4a Vieillissement et mise en forme des polymères (3 crédits)

        Code : ENSMTBU5Langue : Français.

        Contenu : Partie A : Vieillissement des polymères CHAPITRE I : Vieillissement physique des polymères (1.5h CM) 1. Dégradation avec transfert de masse. 2. Dégradation sans transfert de masse. CHAPITRE II : Vieillissement chimique des polymères (3h CM, 2h TD) 1. Les coupures des chaînes statistiques. 2. La dépolymérisation. 3. Les réactions conservant le squelette macromoléculaire. 4. Les aspects généraux des réactions d’oxydation CHAPITRE III : Dégradation thermique et thermo-oxydation des polymères (2h CM, 1h TD, 3h TP) 1. Introduction. 2. Le mécanisme et la cinétique de la dégradation. 3. Anti-Oxygène. CHAPITRE IV : Dégradation photochimique et photo-oxydation des polymères (1.5h CM, 1h TD) 1. La nature des espèces absorbantes dans des polymères industriels. 2. Le mécanisme de la dégradation photochimique oxydative. 3. La photo-stabilisation. Partie B : Mise en forme des polymères CHAPITRE I : Rappels sur les différentes classes de matériaux polymères et leurs propriétés (2h CM) I- Thermoplastiques II- Elastomères III- Thermodurcissables CHAPITRE II : comportement sous écoulement des polymères fondus (3h CM, 2h TD, 3h TP) I- Viscosité et facteurs influençant la viscosité. II- Ecoulement à travers des canaux de section simple. III- Ecoulement en entrée et sortie de filière, instabilités d’écoulement. CHAPITRE III : mise en oeuvre (3h CM, 2h TD) I- Extrusion. II- Injection. III- Autres procédés de mise en forme.

        Volume horaire : 16h de CM - 8h de TD - 6h de TP - 

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      • UE 2.5a Polymères synthétiques et naturels, biomatériaux (3 crédits)

        Code : ENSMTBU6Langue : Français.

        Contenu : CHAPITRE I : INTRODUCTION (3h CM) Définition d’un biomatériau Historique des polymères comme biomatériaux Cahier des charges d’un biomatériau Domaines d’applications CHAPITRE II : LES POLYMERES NATURELS (4h CM, 2h TD, 3h TP) Protéines, polypeptides : collagène, gélatine, polylysine,… Polysaccharides : chitine, chitosan, alginate, acide hyaluronique,… Avantages et inconvénients des polymères naturels comme biomatériaux CHAPITRE III : LES POLYMERES SYNTHETIQUES (4h CM, 3h TD, 3h TP) Les polymères synthétiques non biodégradables Les polymères synthétiques biodégradables CHAPITRE IV : LES APPLICATIONS D’ACTUALITE : INGENIERIE TISSULAIRE ET VECTORISATION DE PRINCIPES ACTIFS (5h CM, 3h TD) Ingénierie tissulaire Vectorisation de principes actifs (« drug delivery ») Apport des architectures macromoléculaires complexes/fonctionnelles dans le design des biomatériaux polymères.

        Volume horaire : 16h de CM - 8h de TD - 6h de TP - 

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      • UE 2.6a Caractérisation des polymères (3 crédits)

        Code : ENSMTBU7Langue : Français.

        Contenu : Partie A : Chromatographie Chapitre I : introduction (1h CM) I- Notions de polymère en solution II- Dimensions macromoléculaires III- Interactions polymère-solvant. Choix d’un bon solvant. Chapitre II : chromatographie d’exclusion stérique (2h CM) I- Principe de fonctionnement d’une chaîne chromatographique II- Détermination des masses molaires par calibration relative III- Détermination des masses molaires par calibration universele Chapitre III : autres techniques chromatographiques (1h CM) I- Interactions avec la phase stationnaire II- Notions de chromatographie en conditions critiques Partie B : Spectroscopie CHAPITRE I : Techniques spectroscopiques – Principes et instrumentation (3 h cours) I.1. Résonance Magnétique Nucléaire I.2. Spectrométrie de Masse I.3. Spectroscopie Raman I.4. Spectroscopie IR CHAPITRE II : Caractérisation des polymères synthétiques (5 h cours) II.1. Détermination des masses moléculaires II.2. Composition des polymères synthétiques II.3. Détermination des bouts de chaîne CHAPITRE III : Interprétation de spectres (4 h TD) CHAPITRE IV : Spectrométrie de masse des polymères (3 h TP) Partie C : Rhéologie CHAPITRE I : rhéologie en régime permanent (1h CM, 3h TP) I- Principe de fonctionnement II- viscosité et vitesse de cisaillement. CHAPITRE II : rhéologie en régime dynamique (2h CM, 2h TD) I- Principe de fonctionnement. II- Spectre mécanique et interprétation. CHAPITRE III : modèles rhéologiques (1h CM, 2h TD) I- Modèles rhéologiques simples. II- Grandeurs accessibles avec le modèle de Maxwell.

        Volume horaire : 16h de CM - 8h de TD - 6h de TP - 

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      • UE 2.5b Caractérisation des surfaces (3 crédits)

        Code : ENSMTBU8Langue : Français.

        Contenu : A) Introduction -3h CM Présentation des surfaces et interfaces - Evolution de la Physique/Chimie des Surfaces aux Nanosciences B) Techniques de surface -9h CM 1 - Imagerie à l'échelle mésoscopique par LEEM 2- Caractérisation par des méthodes spectroscopiques- Spectroscopie Auger, Spectroscopie de Photoélectrons UV et X-mous, utilisation du Rayonnement Synchrotron 3- 3h Visite CINaM-CNRS : divers appareillages de caractérisation des surfaces et de croissance de films minces C/ Microscopie Electronique 6h CM, 3h TP 1-Principes de base et théorie élémentaire de formation des images 2-Fonctionnement du microscope électronique à balayage et en transmission 3-Microanalyse élémentaire par sonde électronique TP : Présentation d’un microscope électronique à balayage (MEB) et d’un microscope électronique en transmission (MET) D) Diffraction des électrons 2h CM 1-Loi de Bragg - conditions de Laue construction de la sphère d'Ewald 2-Diffraction des électrons lents - diagramme LEED et exemple de reconstruction de surface E) Microscopies de Champ proche 2h CM, 3h TP 1- Principe de fonctionnement, formation d'une image 2- Le microscopie à force atomique, forces mise en jeu, mode contact et mode dynamique. 3- Le microscope à effet tunnel TP : Imagerie AFM en mode contact - courbe d'approche retrait et imagerie Imagerie STM et spectroscopie I(Z) F) Conclusion 2h CM. Choix d'une technique de caractérisation, domaine d'étude, résolution et complémentarité des techniques.

        Volume horaire : 24h de CM - 6h de TP - 

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    • Parcours MMD (12 crédits)
      • UE 2.4b Corrosion - Dégradation (3 crédits)

        Code : ENSMTBU9Langue : Français.

        Contenu : I. Corrosion et généralités II. Réactions de la corrosion III. Prévision thermodynamique de la corrosion : diagrammes de Pourbaix Généralités, Diagramme E-pH de l’eau, Diagramme E-pH du fer, Diagramme E-pH de quelques métaux IV. Equations de la corrosion : considération cinétique 1. Transfert de masse. 2. Transfert de Charge 2.1. Cas d’un système pur, 2.2. Cas de 2 systèmes rédox Influence des réactions de réduction, Influence de l’agitation sur icor quand le réduction est sous TdM, Influence du pH sur icor quand le réduction est H+, Potentiel de protection, Passivation des métaux V. Méthode d’études de la corrosion 1. Définition des atmosphères corrosives 2. Essais de corrosion atmosphérique 2.1. Perte de masse, 2.2. Brouillard salin, 2.3 Essai Kesternich, 2.4 Essai cyclique 3. Essais Electrochimiques 3.1. Montage de la cellule, 3.2. potentiel d’abandon en fonction du temps, 3.3. courbes de polarisation (Rp et Ecor), 3.4. Etude en courrant alternatif VI. Les différentes formes de la corrosion VII. Corrosion des métaux et alliages VIII. Protection contre la corrosion IX. Corrosion sèche

        Volume horaire : 18h de CM - 6h de TD - 6h de TP - 

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      • UE 2.5a Polymères synthétiques et naturels, biomatériaux (3 crédits)

        Code : ENSMTBU6Langue : Français.

        Contenu : CHAPITRE I : INTRODUCTION (3h CM) Définition d’un biomatériau Historique des polymères comme biomatériaux Cahier des charges d’un biomatériau Domaines d’applications CHAPITRE II : LES POLYMERES NATURELS (4h CM, 2h TD, 3h TP) Protéines, polypeptides : collagène, gélatine, polylysine,… Polysaccharides : chitine, chitosan, alginate, acide hyaluronique,… Avantages et inconvénients des polymères naturels comme biomatériaux CHAPITRE III : LES POLYMERES SYNTHETIQUES (4h CM, 3h TD, 3h TP) Les polymères synthétiques non biodégradables Les polymères synthétiques biodégradables CHAPITRE IV : LES APPLICATIONS D’ACTUALITE : INGENIERIE TISSULAIRE ET VECTORISATION DE PRINCIPES ACTIFS (5h CM, 3h TD) Ingénierie tissulaire Vectorisation de principes actifs (« drug delivery ») Apport des architectures macromoléculaires complexes/fonctionnelles dans le design des biomatériaux polymères.

        Volume horaire : 16h de CM - 8h de TD - 6h de TP - 

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      • UE 2.6b Caractérisation des matériaux divisés (3 crédits)

        Code : ENSMTBU10Langue : Français.

        Contenu : I - Introduction 1. Représentation schématique de nanomatériaux de différents types 2. Notion d'Interface et d’aire massique 3. Tension superficielle 4. Equation de Laplace 5. Équilibre solide/liquide/vapeur II – matériaux poreux 1. Quelques exemples de nanomatériaux divisés ou poreux 2. Matériaux divisés 3. Matériaux Poreux 4. Grandeurs caractéristiques des matériaux poreux ou pulvérulents 5. Définitions sur les matériaux poreux 6. Méthodes d'étude / Largeur de pores III – Thermodynamique 1. Description thermodynamique 2. Équation de Kelvin 3. Représentation d’une système avec une interface 4. Représentation de l'équilibre d'adsorption 5. Équilibre d'adsorption 6. Description thermodynamique – adsorption 7. Interaction entre des particules IV – Adsorption, condensation capillaire 1. Phénomène d'adsorption 2. Interprétation des isothermes d’adsorption 3. Classification de l'IUPAC des isothermes d'adsorption physique 4. Condensation capillaire 5. Les différents types d'hystérésis V – Théories d’adsorption (introduction) 1. Théories de l’adsorption 2. Théorie d’Adsorption de Langmuir 3. La méthode « BET » 4. Traitement de l’isotherme par la méthode BET VI – Caractérisation 1. Principe de la mesure de l'aire spécifique par adsorption 2. Méthodes spécifiques d’analyse des isothermes 3. Calcul de la distribution de taille de pores 4. Exemples VII – Thermodynamique statistique, modélisation 1. Adsorption – model statistique 2.Interaction 3. DFT 4. Modèle phénoménologique 5. Méthode de Horwath-Kawazoe 6. Simulation Moléculaire

        Volume horaire : 18h de CM - 6h de TD - 6h de TP - 

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      • UE 2.5b Caractérisation des surfaces (3 crédits)

        Code : ENSMTBU8Langue : Français.

        Contenu : A) Introduction -3h CM Présentation des surfaces et interfaces - Evolution de la Physique/Chimie des Surfaces aux Nanosciences B) Techniques de surface -9h CM 1 - Imagerie à l'échelle mésoscopique par LEEM 2- Caractérisation par des méthodes spectroscopiques- Spectroscopie Auger, Spectroscopie de Photoélectrons UV et X-mous, utilisation du Rayonnement Synchrotron 3- 3h Visite CINaM-CNRS : divers appareillages de caractérisation des surfaces et de croissance de films minces C/ Microscopie Electronique 6h CM, 3h TP 1-Principes de base et théorie élémentaire de formation des images 2-Fonctionnement du microscope électronique à balayage et en transmission 3-Microanalyse élémentaire par sonde électronique TP : Présentation d’un microscope électronique à balayage (MEB) et d’un microscope électronique en transmission (MET) D) Diffraction des électrons 2h CM 1-Loi de Bragg - conditions de Laue construction de la sphère d'Ewald 2-Diffraction des électrons lents - diagramme LEED et exemple de reconstruction de surface E) Microscopies de Champ proche 2h CM, 3h TP 1- Principe de fonctionnement, formation d'une image 2- Le microscopie à force atomique, forces mise en jeu, mode contact et mode dynamique. 3- Le microscope à effet tunnel TP : Imagerie AFM en mode contact - courbe d'approche retrait et imagerie Imagerie STM et spectroscopie I(Z) F) Conclusion 2h CM. Choix d'une technique de caractérisation, domaine d'étude, résolution et complémentarité des techniques.

        Volume horaire : 24h de CM - 6h de TP - 

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    • Parcours MEN (12 crédits)
      • UE 2.4c Physique nucléaire/Physique des réacteurs (3 crédits)

        Code : ENSMTBU11Langue : Français.

        Contenu : A. Éléments de physique nucléaire ( 20 h : 12h cours, 8 h TD) : 1. Introduction Caractéristiques du noyau Jalons historiques Grands domaines d’utilisation 2. Energie de liaison du noyau L’équivalence masse-énergie Modèle de la goutte liquide 3. Réactions nucléaires Chaleur de réaction Energie seuil Section efficace 4. L’instabilité nucléaire Familles radioactives Emission alpha Désintégration béta et capture électronique Désintégration gamma Lois radioactive Création des radio-isotopes 5. Interaction des rayonnements avec la matière Lois d’absorption des particules chargées lourdes et des électrons Lois d’absorption des photons ? avec la matière Interactions des neutrons avec la matière 6. Notions sur la fusion des noyaux 7. Notions de dosimétrie B. Ingénierie nucléaire (10 h : 6 h Cours, 4 h TD) 1. Les réacteurs nucléaires Principes de fonctionnement des réacteurs de fission et fusion Réacteurs à eau sous pression Réacteurs de la 4ième génération Réacteurs de fusion 2. Les matériaux nucléaires Introduction au cycle du combustible Les combustibles des réacteurs de fission Les problèmes engendrés par les produits de fission Introduction aux dégâts engendrés par les neutrons rapides Evolution des propriétés des matériaux exposés aux neutrons rapides.

        Volume horaire : 18h de CM - 12h de TD - 

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      • UE 2.5c Physique des semiconducteurs (3 crédits)

        Code : ENSMTBU12Langue : Français.

        Contenu : Rappels bandes d'énergie, niveaux d'énergie introduits par les impuretés. Distribution des porteurs de charge : densités d'états, fonctions de distribution. Concentration de porteurs, position du niveau de Fermi. Semiconducteur à l’équilibre thermodynamique. SC intrinsèque/dopage. Semiconducteur hors équilibre, transport de charges. La jonction PN à l’équilibre thermodynamique et sous polarisation. Effet de l'éclairement. Initiation aux technologies de fabrication des composants à semiconducteurs : étapes d'oxydation, gravure, dépôt, implantation & diffusion... Travaux Pratiques 1)Caractéristique I-V-T d’une diode en polarisation directe et inverse : identification des mécanismes de transport. 2)Etude de la réponse spectrale d'une photodiode.

        Volume horaire : 16h de CM - 8h de TD - 6h de TP - 

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      • UE 2.6c Echanges thermiques (3 crédits)

        Code : ENSMTBU13Langue : Français.

        Contenu : Introduction aux transferts thermiques : thermodynamique et transferts thermiques, les différents modes de transferts thermiques, exemples de la vie courante, mesures de température Transferts de chaleur par conduction : loi de Fourier, équation de la chaleur, conditions aux limites spatio-temporelles, exemples de résolution de l’équation de la chaleur Transferts thermiques par convection naturelle et forcée : généralités, coefficient d’échange de chaleur par convection naturelle, analyse dimensionnelle et similitude, application aux échangeurs Échanges thermiques par rayonnement : généralités et définitions, lois du rayonnement (émission – loi de Stefan ; réception – lois de Kirchoff), coefficients d’échanges thermiques par rayonnement

        Volume horaire : 18h de CM - 12h de TD - 

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      • UE 2.7c Instrumentation et capteurs (3 crédits)

        Code : ENSMTBU14Langue : Français.

        Contenu : A. CAPTEURS : PRINCIPES FONDAMENTAUX 1. Définitions 2. Classification des capteurs a. Capteurs actifs b. Capteurs passifs 3. Caractéristiques métrologiques intrinsèques des capteurs 4. Exemple de conditionneurs 5. Généralités sur la conversion analogique-numérique B. EXEMPLES DE CAPTEURS 1. Capteurs de température : la sonde thermocouple 2. Capteurs à effet photoélectrique a. La Photodiode b. Le détecteur quatre-quadrants C. INSTRUMENTATION 1. La détection synchrone 2. Le régulateur Proportionnel / Intégral / Différentiel (PID) Projets bibliographiques avec exposés des étudiants sur des thèmes choisis dans les domaines : Contrôle de l'environnement : vide / pression, refroidissement / chauffage Capteurs : P, T°, déplacement, etc... Lasers, diodes laser Déplacement : moteurs, piézos Imagerie INTERFAÇAGE (6h TP + 16h mini-projets) : Laurent Nony Cours : Présentation de LabVIEW (présentation générale, fonctionnalités, principes de base...) dans le but de maîtriser les fonctionnalités de bases nécessaires à l’interfaçage d’instruments dans le cadre des mini-projets TPs sous forme de mini-projets : Mise en oeuvre des différentes étapes associées à l'interfaçage instrumental avec LabVIEW (acquisition des données, conditionnement et traitement du signal, analyse et visualisation des résultats) Exemples de mini-projets : Modèle simplifié de thermostat : régulation PID Prototype d’un microscope à force atomique en détection optique : application à la mesure du module d’Young d’un cantilever Mesure de la réponse spectrale d’une photodiode Mesure de la constante de Boltzmann et du gap d’un semi-conducteur dans un transistor NPN Mesure de la photoluminescence dans GaAs

        Volume horaire : 8h de CM - 22h de TP - 

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    • Parcours Recherche (12 crédits)
      • UE 2.4c Physique nucléaire/Physique des réacteurs (3 crédits)

        Code : ENSMTBU11Langue : Français.

        Contenu : A. Éléments de physique nucléaire ( 20 h : 12h cours, 8 h TD) : 1. Introduction Caractéristiques du noyau Jalons historiques Grands domaines d’utilisation 2. Energie de liaison du noyau L’équivalence masse-énergie Modèle de la goutte liquide 3. Réactions nucléaires Chaleur de réaction Energie seuil Section efficace 4. L’instabilité nucléaire Familles radioactives Emission alpha Désintégration béta et capture électronique Désintégration gamma Lois radioactive Création des radio-isotopes 5. Interaction des rayonnements avec la matière Lois d’absorption des particules chargées lourdes et des électrons Lois d’absorption des photons ? avec la matière Interactions des neutrons avec la matière 6. Notions sur la fusion des noyaux 7. Notions de dosimétrie B. Ingénierie nucléaire (10 h : 6 h Cours, 4 h TD) 1. Les réacteurs nucléaires Principes de fonctionnement des réacteurs de fission et fusion Réacteurs à eau sous pression Réacteurs de la 4ième génération Réacteurs de fusion 2. Les matériaux nucléaires Introduction au cycle du combustible Les combustibles des réacteurs de fission Les problèmes engendrés par les produits de fission Introduction aux dégâts engendrés par les neutrons rapides Evolution des propriétés des matériaux exposés aux neutrons rapides.

        Volume horaire : 18h de CM - 12h de TD - 

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      • UE 2.5c Physique des semiconducteurs (3 crédits)

        Code : ENSMTBU12Langue : Français.

        Contenu : Rappels bandes d'énergie, niveaux d'énergie introduits par les impuretés. Distribution des porteurs de charge : densités d'états, fonctions de distribution. Concentration de porteurs, position du niveau de Fermi. Semiconducteur à l’équilibre thermodynamique. SC intrinsèque/dopage. Semiconducteur hors équilibre, transport de charges. La jonction PN à l’équilibre thermodynamique et sous polarisation. Effet de l'éclairement. Initiation aux technologies de fabrication des composants à semiconducteurs : étapes d'oxydation, gravure, dépôt, implantation & diffusion... Travaux Pratiques 1)Caractéristique I-V-T d’une diode en polarisation directe et inverse : identification des mécanismes de transport. 2)Etude de la réponse spectrale d'une photodiode.

        Volume horaire : 16h de CM - 8h de TD - 6h de TP - 

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      • UE 2.6d Interaction rayonnement matière (6 crédits)

        Code : ENSMTBU15Langue : Français.

        Contenu : I. Diffusion élastique 1. Quelques observations et définitions [production et propriétés des rayonnements X, électronique et neutronique]. Notions de section efficace et de libre parcours moyen 2. Diffusion cohérentes des rayonnements par la matière : pouvoir diffusant, amplitude, intensité et diffusion des rayonnements par un atome. 3. Diffraction des rayonnements par un cristal 4. Optique des RX : constantes, réflécitivité spéculaire, diffusion aux petits angles et diffraction de surface. 5. Diffraction de surface : le cas des électrons II. Diffusion inélastique 0. Cristallographie de surface, réseaux de bravais 2D, relation entre la physique de l'état solide et la physique des surfaces. Sonder les propriétés cristallographiques (diffraction, microscopie électronique et microscopie champ proche) 1. Diffusion par des surfaces : théorie cinématique. Approche élémentaire : loi de Bragg, réseaux réciproque 3d et 2d. Diffusion élastique et (faiblement) inélastique, règles de sélection.Spectroscopie de pertes d’énergie électronique. 2. La théorie diélectrique classique. Les excitations élémentaires dans les solides (phonons de surface, plasmons, excitons). Application : la spectroscopie de pertes d'énergie d'électrons lents à haute résolution, la spectroscopie Raman, la diffusion d'atomes d'He, la diffusion de neutron. III. Spectroscopies d'adsorption et d'émission 1. Théorie classique du rayonnement : émission, absorption et diffusion. Rayonnement synchrotron. 2. Photoémission (niveaux de coeurs et bande de valence), photoémission inverse. La spectrométrie d'absorption X. La diffraction de photoélectrons. Spectroscopies de désexcitation.

        Volume horaire : 30h de CM - 30h de TD - 

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