Tronc commun (S9) Parcours 1.a UPS : Matériaux fonctionnels : Polymères, céramiques et Revêtements (S9)

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1 Syllabus (S9) Master 2 Recherche «Science des Matériaux, Nanomatériaux, Multimatériaux» Code Apogée : ERPMN1 111 Laurent Arurault arurault@chimie.ups-tlse.fr Secrétaire : Martine Marty apca27@adm.ups-tlse.fr Tronc commun (S9) UE 1 : Transformation de phase et microstructure des matériaux métalliques (3 ECTS) CM : 23 h / TD : 15h (28 séances de 1h20min, 37,33 heures au total) UE 2 : Nanomatériaux inorganiques (3 ECTS) CM : 30 h (22 séances de 1h20min, 29,33 heures au total) UE 3 : Physique des polymères et des composites (3 ECTS) CM : 18 h / TD : 18h / TP : 8h (26 séances de 1h20min. et 2 séances de 4h, 42,67 heures au total) Sous-total UE1, UE2, UE3 : 112 heures UE 4 : Initiation à la recherche (6 ECTS) CM : 8h / TD : 15h / TP : 7h (8 séances de 1h20min, 4 séances de 3h, 3 séances de 2h, 28,67heures au total) (+ stage équiv. 1mois) UE 5 : Anglais (3 ECTS) TD : 24h (12 séances de 2h, 24 heures au total) Sous-total du tronc commun : CM : 79 h / TD : 72h / TP : 15h Parcours 1.a UPS : Matériaux fonctionnels : Polymères, céramiques et Revêtements (S9) UE 6 : Polymères, composites et nano composites (3 ECTS) (Commun avec l UE5 du M2Pro. MECTS Christophe Laurent) CM : 22h / TD : 22h (22 séances de 2h, 44 heures au total) UE 7 : Corrélation structure/propriétés dans les polymères (3 ECTS) CM : 36 h (18 séances de 2h, 36 heures au total) UE 8 : Poudres céramiques et revêtements (3 ECTS) (Commun avec ½UE1 (22h) et ½UE4 (22h) du M2Pro. MECTS Christophe Laurent) CM : 22 h / TD : 22h (22 séances de 2h, 44 heures au total) UE 9 : Microstructures et propriétés fonctionnelles des matériaux inorganiques (3 ECTS) CM : 36 h (18 séances de 2h, 36 heures au total) Sous-total du parcours 1.a UPS : CM : 116 h / TD : 44h / TP : 0h Total UPS : CM : 195 h / TD : 116h / TP : 15h (30 ECTS) Total en heures : 326h (+ stage équiv. 1mois)

2 UE 1 : Transformation de phase et microstructure des matériaux métalliques (3 ECTS) 1 er semestre (S9 - Tronc commun) Code Apogée : ER9PMNAM - INPT - 33 CM : 23 h / TD : 15h (28 séances de 1h20min, 37,33 heures au total) Eric Andrieu eric.andrieu@ensiacet.fr Eric Andrieu eric.andrieu@ensiacet.fr séances de 1h20 Corinne Dufaure Corinne.Dufaure@ensiacet.fr séances de 1h20 Grégory Odemer gregory.odemer@ensiacet.fr séances de 1h20 Aurélie Rouaix Aurelie.VandePut@ensiacet.fr séances de 1h20 Intérêt pratique de l'étude des transformations de phases. Définition d'une microstructure et notions d'échelle d'hétérogénéité. Notions de thermodynamique utiles à l'étude des transformations de phase. Description et modélisation des interfaces et interphases. Phénomènes de diffusion et de transport (mécanismes et modélisation). Transformations de phases impliquant la diffusion. Solidification. Transformations à l'état solide. Transformations displacives. Transformations martensitiques.

3 Master 2 Recherche «Science des Matériaux, Naomatériaux, Multimatériaux» UE 2 : Nanomatériaux inorganiques (3 ECTS) 1 er semestre (S9 - Tronc commun) Code Apogée : ER9PMNBM - UPS-PCA-Chimie - 33 CM : 30 h (22 séances de 1h20min, 29,33 heures au total) Laurent Arurault arurault@chimie.ups-tlse.fr Florence Ansart ansart@chimie.ups-tlse.fr séances de 1h20 Laurent Arurault arurault@chimie.ups-tlse.fr séances de 1h20 Emmanuel Flahaut flahaut@chimie.ups-tlse.fr séances de 1h20 Christophe Laurent laurent@chimie.ups-tlse.fr séances de 1h20 Alain Peigney peigney@chimie.ups-tlse.fr séances de 1h20 Nanomatériaux Inorganiques (Christophe LAURENT) * Introduction * Nanofilaments * Nanocomposites Les revêtements nanostructurés (Florence ANSART) * Définition et généralités * Propriétés * Méthodes d élaboration (procédés bottom up et top down) * Méthodes de caractérisation * Applications : quelques exemples concrets (photocatalyse, biotechnologie, optique, etc ) Elaboration et caractérisation de matériaux nanoporeux (Laurent ARURAULT) * Introduction Définitions (porosités, auto-organisation) * Matrices anodiques nanostructurées (anodisation, caractéristiques macro, meso, nanoscopiques) * Elaboration par microsphères autoassemblées * Exemples d applications Les nanotubes de carbone et leurs applications aux matériaux nanocomposites (AlainPEIGNEY) * Historique : des fullerènes aux nanotubes de carbone (NTC) * Structure des NTC. * Méthodes de synthèse des NTC. * Principales méthodes de caractérisation des NTC. * Propriétés et quelques applications des NTC. * Applications des NTC aux nanocomposites. Toxicité, nanomatériaux et nanotubes de carbone (Emmanuel FLAHAUT) * Introduction à la toxicité de nanoparticules * Toxicité des nanoparticules (métaux, oxydes, nanoparticules carbonées). * Nanotubes de carbone (1) : croissance localisée, manipulation à l'échelle macroscopique * Nanotubes de carbone (2) : remplissage par des cristaux 1D et modifications des propriétés de la matière à l'échelle nanométrique.

4 Master 2 Recherche «Science des Matériaux, Naomatériaux, Multimatériaux» UE 3 : Physique des polymères et des composites (3 ECTS) 1 er semestre (S9 - Tronc commun) Code Apogée : ER9PMNCM - UPS-PCA-Phys - 28 CM : 18 h / TD : 18h / TP : 8h (26 séances de 1h20min. et 2 séances de 4h, 42,67 heures au total) Colette Lacabanne lacabane@cict.fr Maelenn Auffray maelenn.aufray@ensiacet.fr séance de 4h (TP) Alain Bernes bernes@cict.fr séances de 1h20 Philippe Demont demont@cict.fr séances de 1h20 Colette Lacabanne lacabane@cict.fr séances de 1h20 Antoine Rouilly Antoine.Rouilly@ensiacet.fr séance de 4h (TP) Objectif général Présentation de l organisation structurale des polymères et composites à l état condensé avec leur spécificité : du verre au cristal Eléments fondamentaux de l analyse des propriétés physiques (mécanique et électrique) dans les domaines temps et fréquence Comportement thermodynamique des polymères et composites Thermodynamique des transitions Concept de paramètre d ordre Ordre des transitions Thermodynamique des polymères à l état condensé Fusion, cristallisation ; vitrification ; transition de Curie Métastabilité de la phase amorphe et relaxation structurale Phases cristallines métastables Comportement mécanique des polymères et composites Origine moléculaire du comportement mécanique Essais mécaniques non destructifs Différents comportements rhéologiques Modélisation analogique Comportements mécaniques dans le domaine temps Comportements mécaniques dynamiques Influence de la température Comportement des matériaux polymères anisotropes Comportement électrique des polymères et composites Théorie des diélectriques Mécanismes de polarisation Méthodes expérimentales de spectroscopie diélectrique Modélisation phénoménologique : Circuits Equivalents Relaxation diélectrique dans les domaines temps et fréquence Comportement électrique des polymères conducteurs intrinsèques et des composites conducteurs extrinsèques Travaux pratiques Etude de différents polymères (thermoplastique/thermodurcissable, vitreux/caoutchoutique...) Identification (densité, test à la flamme, IR), traction, fluidité, DSC (thermogrammes) et mise en évidence des relations structure/propriétés.

5 UE 4 : Initiation à la recherche (6 ECTS) 1 er semestre (S9 - Tronc commun) Code Apogée : ER9PMNDM - INPT - 33 CM : 8 h / TD : 15h / TP : 7h (8 séances de 1h20min, 4 séances de 3h, 3 séances de 2h, 28,67heures au total) Julitte Huez julitte.huez@ensiacet.fr Julitte Huez julitte.huez@ensiacet.fr séances de 3h00 Sandrine Malotaux sandrine.malotaux@inp-toulouse.fr séances de 2h00 Carlos Vacia Garcia Carlos.VacaGarcia@ensiacet.fr séances de 1h20 Traitement et analyse des QSS controversées (2 x 3h par groupe - Julitte HUEZ) L objectif de ce module d enseignement est, au travers la mise en place de stratégies didactiques appropriées qui prennent pour support les questions socio-scientifiques controversées, de faire appréhender aux étudiants de niveau M2 (Master ou Ingénieurs) une science en action, traversée d enjeux socio-économiques, faite d hypothèses, de doutes, de débats et de controverses, et de les outiller afin de développer leurs compétences participatives d analyse et de prise de décision argumentée. Le débat, émanant du traitement de ces questions, devrait permettre de renforcer certaines compétences d étudiants en sciences, susceptibles de leur apporter un complément aux capacités de formalisation, de modélisation, de calcul et d analyse demandées dans leurs cours classiques. Méthodologie expérimentale - Plan d expériences (Carlos VACA GARCIA) - Sensibilisation aux plans d'expérience - Sensibilisation à la mise en place d'une campagne d'essais - Plans d'expérience d'optimisation : Doehlert, Composite - Plans factoriels - Plans de criblage : Taguchi - Méthodologie pour mener une campagne d'essais Format : cours-td en salle informatique Formation à la recherche bibliographique (Sandrine MALOTAUX) Acquérir une véritable autonomie documentaire en maîtrisant les principaux outils de recherche, et notamment les possibilités du libre sur internet : revues libres, brevets, thèses, archives ouvertes. Connaître les principales ressources (ouvrages de référence, revues fondamentales, bases de données), comprendre les mécanismes de la publication scientifique et de l évaluation, repérer les meilleurs spécialistes en son domaine (usage du Web of Science). Savoir chercher et trouver mieux que Google, et plus vite! Méthodes expérimentales et applications (en laboratoire)

6 UE 5 : Anglais (3 ECTS) 1 er semestre (S9 - Tronc commun) Code Apogée : ER9PMNEM - UPS - Langues TD : 24h (12 séances de 2h, 24 heures au total) Claire Chaplier chaplier@cict.fr Intervenant Claire Chaplier chaplier@cict.fr Objectif général Développer les compétences indispensables aux étudiant/es en vue de leur intégration dans la vie professionnelle. Perfectionner les outils de communication permettant de s exprimer dans le contexte international d aujourd hui et acquérir l autonomie linguistique nécessaire à cette intégration.

7 Parcours 1.a UPS : Matériaux fonctionnels : Polymères, céramiques et Revêtements UE 6 : Polymères, composites et nano composites (3 ECTS) 1 er semestre (S9) (Commun avec l UE5 du M2Pro. MECTS Christophe Laurent) Code Apogée : EP9PTSEM - UPS-PCA-Phys - 28 CM : 22h / TD : 22h (22 séances de 2h, 44 heures au total) Colette Lacabanne lacabane@cict.fr Eric Dantras dantras@cict.fr séances de 2 h Colette Lacabanne lacabane@cict.fr séances de 2 h Objectif général Présentation des matériaux polymères industriels et de leurs applications spécifiques dans différents secteurs d activité Introduction des grandeurs caractéristiques définissant leur domaine d application Grandes familles de polymères industriels Propriétés et tenue thermiques Propriétés mécaniques de matériaux polymères isotropes; résilience Propriétés diélectriques et électriques; rupture Propriétés mécaniques des composites anisotropes Loi de Hooke généralisée et hypothèses d homogénéisation Calcul de structure pour matériaux stratifiés

8 Parcours 1.a UPS : Matériaux fonctionnels : Polymères, céramiques et Revêtements UE 7 : Corrélation structure/propriétés dans les polymères (3 ECTS) 1 er semestre (S9) (Spécifique au M2R SMNM) Code Apogée : ER9PMNFM - UPS-PCA-Phys - 28 CM : 36 h (18 séances de 2h, 36 heures au total) Colette Lacabanne lacabane@cict.fr Alain Bernes bernes@cict.fr séances de 2h Philippe Demont demont@cict.fr séances de 2h Colette Lacabanne lacabane@cict.fr séances de 2h Objectif général Présentation des concepts de modélisation des phases désordonnées Description des dynamiques moléculaires à l origine des comportements électriques et mécaniques Modèles de phases désordonnées Organisation hiérarchique des matériaux polymères synthétiques et naturels Echelles nanométrique / mésoscopique / micronique / macroscopique Mécanisme de vitrification Théorie cinétique de la transition vitreuse de Kovacs : temps de relaxation dépendant de la relaxation structurale Modèle de Tool- Narayanaswamy-Moynihan : concept de température fictive Cinétiques de cristallisation en corrélation avec l ordre local Dynamique moléculaire et comportement mécanique Corrélation mobilité moléculaires et comportement mécanique Description de la viscoélasticité : Modèle de Gibbs-Di Marzio et théorie de volume libre Dynamique moléculaire locale et résilience Dynamique moléculaire et comportement électrique Interprétation des comportements électriques à l échelle moléculaire Equations paramétriques et modèles à temps de relaxation discrets Origine moléculaire des mécanismes de relaxation Conduction dans les milieux désordonnés Comportement électro-actif des matériaux à base polymère

9 Parcours 1.a UPS : Matériaux fonctionnels : Polymères, céramiques et Revêtements UE 8 : Poudres céramiques et revêtements (3 ECTS) 1 er semestre (S9) (Commun avec ½UE1 (22h) et ½UE4 (22h) du M2Pro. MECTS Christophe Laurent) Code Apogée : ER9PMNGM - UPS-PCA-Chim 33 (Code Apogée Poudres : EP9PTSA1 ; Code Apogée Revêtements : EP9PTSD2) CM : 22 h / TD : 22h (22 séances de 2h, 44 heures au total) Pascal Lenormand lenorman@chimie.ups-tlse.fr Christophe Laurent laurent@chimie.ups-tlse.fr Pascal Lenormand lenorman@chimie.ups-tlse.fr Alain Peigney peigney@chimie.ups-tlse.fr Patrice Simon simon@chimie.ups-tlse.fr Elaboration des poudres céramiques (22h) Thermodynamique des surfaces (Ch.L.) Surfaces et adsorption Caractéristiques des poudres et mise en forme (compression uniaxiale, coulage, ) (Ch.L.) Frittage : mécanismes et techniques (frittage naturel, HP, SPS) (A.P.) Revêtements et Traitements de Surface (22h) (P.L. et P.S.) Traitements de surface, dépôts cathodiques Fondamentaux de galvanoplastie Exemples de dépôts cathodiques : Cu, Ni, Zn, Au et Ag Etudes thermodynamique et cinétiques des phénomènes de corrosion Différentes formes de corrosion La passivité, la protection cathodique

10 Parcours 1.a UPS : Matériaux fonctionnels : Polymères, céramiques et Revêtements UE 9 : Microstructures et propriétés fonctionnelles des matériaux inorganiques (3 ECTS) 1 er semestre (S9) (spécifique au M2R SMNM) Code Apogée : ER9PMNHM - UPS-PCA-Chim - 33 CM : 36 h (18 séances de 2h, 36 heures au total) Alain Peigney peigney@chimie.ups-tlse.fr Antoine Barnabe barnabe@chimie.ups-tlse.fr séances de 2 h Claude Estournes estournes@chimie.ups-tlse.fr ,5 séances de 2 h Francis Maury francis.maury@ensiacet.fr ,5 séances de 2 h Alain Peigney peigney@chimie.ups-tlse.fr séances de 2 h Philippe Tailhades tailhade@chimie.ups-tlse.fr séances de 2 h Microstructures et propriétés thermiques (Philippe TAILHADES) Notions physiques de base concernant : - la conductivité thermique - la capacité calorifique - la dilatation thermique Microstructures et propriétés optiques (Claude ESTOURNES) Définitions et expressions de base : champ électromagnétique, indice de réfraction Réflexion, réfraction : Lois de Descartes, Fresnel ; condition de réflexion totale ; Réflexion à la limite d un corps absorbant. Relation entre indice complexe et constantes macroscopiques. Absorption Diffusion : Loi de Beer-Lambert, Kubelka-Munk Structure électronique/couleur des minéraux Emission : matériau luminescent, laser. Microstructures et propriétés électroniques (Francis MAURY) Approche théorique : propriétés des électrons (dualité onde-particule,) ; bandes d énergie ; électrons dans un cristal. Conductivité électrique : modèle classique de Drude ; Modèle de la mécanique quantique. Conductivité des semi-conducteurs (intrinsèques, extrinsèques type n et p) Conductivité des métaux et alliages (effet d ordre et désordre) Dispositifs à semi-conducteur : contact métal-semiconducteur (Schottky, Ohmique); Jonction p-n (diode) ; transistors ; cellules solaires. Supra-conductivité Effet thermoélectrique Diélectriques Microstructures et propriétés magnétiques (Philippe TAILHADES) Principales familles de matériaux magnétiques : paramagnétiques, diamagnétiques, ferromagnétiques, antiferromagnétiques, ferrimagnétiques) Propriétés, caractéristiques et applications technologiques.

11 Microscopie Electronique à Balayage : Rappels et applications à quelques nanomatériaux (Alain PEIGNEY) - Rappel des notions fondamentales de la microscopie électronique à balayage: interaction électron-matière en MEB (poire d'interaction), électrons secondaires, électrons rétrodiffusés, rayons X caractéristiques - images et analyses associées. - Lecture des image réalisées soit en MEB classique (émission tungstène), soit en MEB à émission de champ (MEB-FEG) : interprétation des contrastes, influence de la préparation de l'échantillon, du détecteur utilisé ("in-lens" ou conventionnel), de la tension d'accélération (en particulier images réalisées à très basse tension) et des autres paramètres. - Illustration sur quelques thématiques de recherche : nanotubes de carbone (NTC), nanocomposites à matrice céramique ou polymère incluant des NTC et/ou des nanoparticles, céramiques nanostructurées densifiées par "Spark Plasma Sintering" (SPS). Microscopie Electronique en Transmission : Rappels et Application à l étude des matériaux cristallins (Antoine BARNABE) Description d un MET (schéma et mode de fonctionnement, performances, exemples ) Diffraction électronique (analogie avec la DRX, indexation d un cliché de diffraction, phénomènes observés dans les cristaux, diffraction multiple, ) Image (alignement du microscope, contrastes, pouvoir séparateur et résolution, haute résolution, ) Application pratiques à l étude des matériaux cristallins (exemples)