FormationsMasterMatériauxSp. Matériaux et Technologies Associées (MTA)M2 Matériaux pour l'énergie (MATER)

Master MatériauxSpécialité Matériaux et Technologies Associées (MTA) Master 2 : Parcours Matériaux pour l'énergie (MATER)

Objectifs

Former des cadres en sciences des matériaux susceptibles d'intervenir dans différents secteurs d'activités tels ceux liés aux industries microélectronique et des nouvelles technologies de l'énergie (cellules photovoltaïques, nucléaires…)

Formation et recherche

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

Pré-requis obligatoires

Structure des matériaux, thermodynamique, propriétés physiques (dont mécanique, optique, magnétique et électrique) et réactivités, notion d’électrochimie

Régimes d'inscription

Cette formation est accessible en

Formation initiale
Formation continue

Compétences visées

Les connaissances, à acquérir, dépendent du parcours, on peut citer parmi celles-ci :

- Les techniques et procédés liés au stockage de l’énergie et les nouveaux concepts de production de l’énergie

- La connaissance de l'entreprise et de ses besoins ( veille technologique, communication, normes, qualités, langues étrangères…)

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

Stages et projets encadrés

Stage obligatoire de 6 mois (prolongeable 1 mois) en entreprise. Le suivi de l'étudiant est assuré par un encadrant académique membre de l'équipe pédagogique et un responsable industriel. 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 : 226 heures
  • Travaux dirigés : 44 heures
  • Travaux pratiques : 90 heures
  • Stage : 24 semaines

Modalités pédagogiques particulières

Au premier semestre, l'enseignement est composé de cours ou conférences, de travaux dirigés, de travaux pratiques et/ou de séances de démonstration. Pour compléter la formation, suivant le parcours, les étudiants s’impliquent dans un projet tuteuré (sous forme de 40 heures liées au management d'un projet à caractère industriel) ou suivent 60h d'enseignement transversaux liés à la découverte de l'entreprise (droit, gestion, sécurité, qualité et management de projets). Le second semestre est exclusivement consacré au stage.

Modalités de contrôle des connaissances

Chaque unité d'enseignement fait l'objet d'un contrôle soit sous forme d'examen final, soit sous forme d'exposé, soit sous forme de rapport écrit. La note du stage tient compte à la fois du travail dans l'entreprise, du rapport de stage et de la soutenance de stage.

S3 Spécialité MTA - Parcours MATER

[ détails ]

  • S3 Tronc commun (6 crédits)
    • UE 3.1 Elaboration et caractérisation des matériaux (4 crédits)

      Code : ENSMTCU1Langue : Français.

      Contenu : A l'issue de ce module, l'étudiant doit être capable : de décrire les principales méthodes d'élaboration des matériaux de couches minces, de revêtements, ou d’objets nanométriques de connaître les méthodes de synthèse des polymères conducteurs et leur mise en oeuvre. Savoir corréler les propriétés microscopiques aux propriétés macroscopiques dans le domaine de l’électronique organique de choisir pour un matériau donné, en fonction du problème à résoudre, la technique de caractérisation adaptée. Il devra également en connaître le principe, les limites et savoir interpréter les résultats.

      Volume horaire : 53h de CM - 7h de TP - 

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    • UE 3.2 Anglais 3 (2 crédits)

      Code : ENSMTCU2Langue : Français.

      Contenu : Anglais (20h – 1.5 ECTS) Révision du passif, comparatif et le langage des présentations afin de décrire un processus en anglais Etude de documents techniques de ‘New Scientist’ pour se familiariser avec un vocabulaire spécialisé Etude de documents audio-visuels liés à la spécialité Rédaction d’un cv et d’une lettre de motivation en anglais Management de projet (10h - 0.5 ECTS) Bases de la conduite de projets appliquées à des études de cas relatives au domaine de l'énergie (10h de cours) (qu’est ce qu’un projet, comment évaluer une prestation, le relationnel dans le projet, déroulement de projet…)

      Volume horaire : 30h de CM - 

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  • UE 3.3c Nucléaire, pile à combustible (6 crédits)

    Code : ENSMTCU10Langue : Français.

    Contenu : UE3.1. Nucléaire (20h cours + 14h TD + 8h visite de site industriel – 3,5 ECTS) : Introduction à la radioactivité (importance du Nucléaire, historique, radioactivité et réactions nucléaires) Matériaux pour la fusion (Introduction au principe de la fusion magnétique contrôlée, principaux flux de particules, problème des interactions plasma-paroi, problème de la rétention de tritium, avantages et inconvénients des différents matériaux, les choix pour ITER) Matériaux pour la fission (fonctionnement d’une centrale nucléaire, dommages d’Irradiation, application aux crayons combustibles, cycle du combustible : production et gestion des déchets) Les grandes filières de réacteurs ; les caloporteurs : critères de choix, interaction caloporteur matériaux, technologies associées (réacteurs innovants de 4ème génération) ½ journée intervention « Introduction à la radioactivité » et « Matériaux pour la fission » + visite de site - PHEBUS- (Manuel Bergman) UE3.2. Piles à combustible (15h cours + 10h TD + 8h TP – 2,5 ECTS) : Historique des piles à combustible Production et stockage du combustible (Caractéristiques de l'hydrogène. Production, intérêt et utilisations de l'hydrogène) Piles à combustible : concepts, problématique et matériaux (Principe, familles de PAC, combustibles, systèmes et technologies existantes. Cahier des charges : matériaux d’électrode, électrolyte, catalyseurs, plaques séparatrices. Interface électrode/électrolyte. Piles basse température (alcaline, à membrane polymère, à méthanol), Piles haute température (à carbonate fondu et à oxyde solide), micro-PAC (électronique portable, miniaturisation des composants), Impédancemétrie, Modélisation courbe caractéristique (UI), Optimisation de rendement en fonction de pression, Puissance et rendement. Contrôle commande d'un coeur de PAC) Applications (applications embarquées, applications domestiques, filières combustibles pour applications automobiles) 10 heures de TD : Techniques expérimentales de caractérisation des propriétés physiques et chimiques des électrodes et des électrolytes (Présentation des techniques / Analyse de Données) 2 séances de TP (4 heures / séance) : o Production de l'hydrogène à partir de l'électrolyse de l'eau - Réflexion sur la notion de surtension o Maquette : générateur photovoltaïque, électrolyseur, réservoir pour stocker l’hydrogène à pression atmosphérique, pile à combustible et ventilateur (charge).

    Volume horaire : 75h de CM - 

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  • UE 3.4c Nouveaux concepts - Stockage de l'énergie (6 crédits)

    Code : ENSMTCU11Langue : Français.

    Contenu : UE4.1. Nouveaux concepts (13h Cours + 7h TD – 2 ECTS) Matériaux thermoélectriques (6h cours, 3h TD) : Théorie de la thermoélectrictié, matériaux thermoélectriques et nouvelles tendances, techniques d'élaboration (matériaux nanométriques) et méthodes de caractérisation. Bioénergétique et biomasse (7h de cours, 4h TD) : Bioénergétique- Systèmes de conversion et transduction d'Energie dans les organismes vivants - Biomasse- biocarburant - biopiles - un exemple : le biohydrogène UE4.2. Stockage électrochimique de l’énergie (17h Cours + 7h TP – 2 ECTS) Ce cours présente les principales technologies pour le stockage électrochimique de l’énergie et les matériaux utilisés. Technologies classiques : accumulateur au plomb, piles alcalines Accumulateurs au plomb (Procédés de fabrication des électrodes. Montage d'une batterie. Batteries ouverte et à recombinaison de gaz. Plomb compressé) Technologie Ni hydrure Batterie Ni-Cd et Ni-MH (Couples alcalins. Ni-Cd. Ni-MH : technologies et matériaux. Autodécharge et effet mémoire) Technologies Li métal et Li ion Batteries au lithium (Electrochimie du solide. Accumulateurs aux ions lithium, li-métal. Micro-accumulateurs) Autres accumulateurs (Batterie alcaline Ni-Zn, générateurs métal-air, accumulateurs haute température,…) Super capacité (graphite meso et microporeux, stockage capacitif dans la double couche électrochimique, liquides ioniques) 1 séance de TP (durée 7h) : Assemblage en boite à gant d’une batterie lithium métal et tests par impédance électrochimique et courbe de décharge/charge UE4.3. Economies d’énergie (12h cours + 4h TD – 2 ECTS) Isolation, technologies d’éclairage, combustion,…

    Volume horaire : 60h de CM - 

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  • UE 3.5c Economie et droit de l'énergie - Projet tutoré (6 crédits)

    Code : ENSMTCU12Langue : Français.

    Contenu : UE5.1. Economie et droit de l’énergie (25h cours – 2 ECTS) L’analyse quantitative de la demande d’énergie (Didier Bosseboeuf – 10h) : Evaluation technico-économique de la demande d’énergie et des émissions polluantes, prospective énergétique de long terme, méthodologie de suivi des politiques d’énergétique, macro-économie de l’énergie, analyses des substitutions énergétiques. Analyse bottom-up et top down de la demande d’énergie, intensité énergétique, énergie et développement économique. Benchmarking : le cas de l’efficacité énergétique (Didier Bosseboeuf - 5h). Enjeux énergétiques (Marie-Isabelle Fernandez – 5h) Intervention ADEME (Stéphane Pouffary – 5h) : vision Européenne, Kyoto, différentes filières ENR, du global au local (le mix énergétique) UE5.2. Projet tuteuré (10h cours – 40h TP – 4 ECTS) Bases de la conduite de projets appliquées à des études de cas relatives au domaine de l'énergie (10h de cours) Travail en petits groupes sur des projets à caractère industriel en mettant en oeuvre les notions de conduite de projet vues en cours (projets réalisés pendant tout le semestre 3)

    Volume horaire : 75h de CM - 

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  • UE 3.6c Solaire (6 crédits)

    Code : ENSMTCU13Langue : Français.

    Contenu : UE6.1. Solaire thermique (14h cours – visite d’entreprise – 1,5 ECTS) Introduction : le marché du solaire thermique 1-Etude de la captation du rayonnement solaire : 1.1 Les grandeurs caractéristiques du rayonnement solaire : leur mesure. 1.2 Les différents types de capteurs : Insolateurs et concentrateurs Les différentes gammes de températures pouvant être atteintes en héliotechnique 1.3 Fonctionnement des capteurs : Bilan thermique et équation caractéristique d’un insolateur élémentaire La lutte contre les pertes : dispositifs sélectifs, anticonvectifs, à renforcement. 2-Les installations thermo-solaires : 2.1 Les installations individuelles : Chauffages divers (eau sanitaire, agricole : serres, séchage..) Réfrigération et conditionnement d’air Pompage de l’eau sur des sites isolés (sahel) 2.2 Les installations industrielles : Les centrales calogènes et la distillation de l’eau de mer Les centrales électriques solaires : les paraboles Stirling Les fours solaires 3-Le Génie solaire 3.1 Les maisons à chauffage solaire : bilan, coût 3.2 Architecture, urbanisme et écologie solaire UE6.2. Solaire photovoltaïque (22h cours – 4h TD – 20h TP – 4,5 ECTS) Propriétés des semiconducteurs (Rappel sur les matériaux et principes physique de base. Principaux semiconducteurs. Structures élémentaires. Technologie des semiconducteurs) : 8h cours Matériaux pour la conversion photovoltaïque (Ressource énergétique solaire, Cellule solaire : génération du photocourant, tension de cellule et rendement, Cellules photovoltaïques au silicium cristallin, Cellules photovoltaïques en couches minces, cellules à colorant et cellules organiques) : 6h cours Convertisseurs photovoltaïques (Conversion photon-électron. Photodiode à semi-conducteur. Cellule solaire. Module photovoltaïque) : (4h cours, 2h TD) Systèmes photovoltaïques isolés et systèmes connectés au réseau (2h cours), revue des différents modes de stockage existants (2h cours), considérations technico-économiques et calculs de dimensionnement de systèmes (2h TD) 1 séance de TP (4h) : Modélisation sous PC1D de cellules PV 1 séance de TP (4h) : Fabrication de jonctions (diffusion, métallisation, etc...) 1 séance de TP (4h) : Techniques de caractérisation de cellules PV (Mesure de durées de vie, réponse spectrale, LBIC) 1 séance de TP (4h) : Fabrication en salle blanche et caractérisation (I/V) d’une cellule PV organique 1 séance de TP (4h) : Préparation électrochimique de cellule photovoltaïque en couches minces (CuInS2) et mesure I/V

    Volume horaire : 60h de CM - 

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S4

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Modalités d'inscription

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