ARCHITECTURE DE LA SPECIALITE (Semestre 1) MATERIAUX ORGANIQUES

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1 ARCHITECTURE DE LA SPECIALITE (Semestre 1) MATERIAUX ORGANIQUES Parcours Recherche Parcours Professionnel UE 1. Elaboration des matériaux organiques macromoléculaires (30h) 6 ECTS 3 ECTS Applications industrielles (30 h) 3 ECTS 6 ECTS UE 2. Caractérisation des polymères (30 h) 3 ECTS Applications industrielles (30 h) 3 ECTS 6 ECTS UE 3. Thermodynamique des polymères en solution et mélanges de polymères (30 h) 3 ECTS Applications industrielles (30 h) 3 ECTS 6 ECTS UE 4. Propriétés des matériaux nanostructurés (30 h) 3 ECTS Applications industrielles (30 h) 3 ECTS 6 ECTS UE 5. Modélisation (30 h) UE 5. Anglais et Management de projet (60 h) UE 6. Environnement socioéconomique (60 h) 3 ECTS 3 ECTS 150 h, 30 ECTS 360 h, 30 ECTS UE 1. Mutualisation avec le master Matériaux Organiques Nanostructurés et Durabilité (USTV) : enseignement à Marseille. UE 5. Mutualisation avec le master Matériaux Organiques Nanostructurés et Durabilité (USTV) : enseignement à Toulon. UE 5. Mutualisation avec la spécialité MTA. UE 6. Mutualisation avec la spécialité MTA. Cette UE est également mutualisée avec les spécialités IOL «Instrumentation Optique Laser» (mention Physique et Sciences de la Matière), PACS «Perfectionnement en Analyses Chimiques et Spectroscopiques» (mention Chimie), «Microélectronique» (mention Microélectronique et Nanoélectronique). 1

2 PROGRAMME DES UE MASTER MATERIAUX ORGANIQUES Semestre 1 (360 h Parcours P, 150 h parcours R, 30 ECTS) UE1. Elaboration des matériaux organiques macromoléculaires (6 ECTS) Commun au parcours R (6 ECTS) et P (3 ECTS), 30h UE1.1. Techniques de polymérisation (C. Lefay) UE1.2. Synthèse d architectures polymères complexes (T. Trimaille) Parcours Pro : Applications industrielles (3 ECTS), 30h UE1.3 Amorceurs pour la polymérisation radicalaire (Debaux) UE1.4 Applications industrielles de la polymérisation radicalaire contrôlée UE 1.5 Travaux pratiques polymérisation radicalaire (Trimaille, Lefay) UE2. Caractérisation des polymères (6 ECTS) Commun au parcours R (6 ECTS) et P (3 ECTS), 30h UE2.1. Techniques de chromatographie liquide (E. Beaudoin) UE2.2. Autres Techniques d Analyse UE2.3. Rhéologie des polymères fondus et des copolymères (E. Beaudoin) Parcours Pro : Applications industrielles (3 ECTS), 30h UE 2.4 caractérisation des polymères et des copolymères à blocs UE3. Thermodynamique des polymères en solution et mélanges de polymères (6 ECTS) Commun au parcours R (6 ECTS) et P (3 ECTS), 30h UE3.1. Polymères en solution (E. Beaudoin) UE3.2. Polymères à l état fondu (F. Boué) UE3.3. Aspect thermodynamique de la nanostructuration (E. Beaudoin). Parcours Pro : Applications industrielles (3 ECTS), 30h UE 3.4 Mise en forme des matériaux organiques (E. Beaudoin) UE.4. Propriétés des matériaux nanostructurés (6 ECTS) Commun au parcours R (6 ECTS) et P (3 ECTS), 30h UE4.1. Techniques de caractérisation des nanostructures (L ; Porte, E. Beaudoin) UE4.2. Propriétés et applications des matériaux nanostructurés (T. Trimaille, C. Lefay) UE4.3. Propriétés des Surfaces et Interfaces (T. Trimaille) 2

3 Parcours Pro : Applications industrielles (3 ECTS), 30h UE 4.4 polymères biocompatibles, polymères biodégradables (Delair). UE 4.5 polymères conjugués pour l électronique organique (Fagès, Brisset). UE5. Modélisation (30h, 6 ECTS), Parcours R UE5.1. Méthodes quantiques (Y. Blache) UE5.2. Méthodes classiques (Y. Blache, S. Girard-Queyroy) UE5.3. Evolutions des propriétés physico-chimiques (Y. Joliff) UE5. Anglais, Management de Projet (60h, 3 ECTS), Parcours P UE5.1. Anglais. UE5.2. Connaissance de l entreprise et Management de Projet. UE6. Tertiaire (60h, 3ECTS), Parcours P UE6.1. Gestion et éléments de droit UE6.2. Qualité et sécurité UE6.3. Préparation à l intégration professionnelle Semestre 2 UE7 Stage en entreprise (30 ECTS) pour le parcours P UE7 Stage en laboratoire (30 ECTS) pour le parcours R 3

4 ANNEXE 3 CONTENU DETAILLE DES UE ET DE L ORGANISATION PEDAGOGIQUE MASTER MATERIAUX ORGANIQUES (Le responsable d UE est souligné) UE-1 ELABORATION DES MATERIAUX ORGANIQUES MACROMOLECULAIRES REPARTITION HORAIRE & ENSEIGNANTS UE1.1. Techniques de polymérisations contrôlées et vivantes (10h Cours + 5h TD) Enseignants : Catherine Lefay (U1) 1,5 ECTS parcours P 3 ECTS parcours R UE1.2. Synthèse d architectures polymères complexes (10h Cours + 5h TD) Enseignants : Thomas Trimaille (U1) 1,5 ECTS parcours P 3 ECTS parcours R UE1.3 Amorceurs pour la polymérisation radicalaire (10h Cours) Enseignant : Fabien Debaux (Arkema) UE1.4 Applications industrielles de la polymérisation radicalaire contrôlée (10h Cours) Enseignants : Bruno Vuillemin (Total), Mathias Destarac (UPS) UE 1.5 Travaux pratiques polymérisation radicalaire (10H TP) Enseignants : Thomas Trimaille (U1), Catherine Lefay (U1) PRE-REQUIS - Bases en synthèse organique - Bases en synthèse de polymères (polymérisation radicalaire et ionique, polycondensation) OBJECTIFS ET COMPETENCES ACQUISES - Montrer comment le contrôle des réactions de polymérisation (par un choix adapté des systèmes amorceurs/catalyseurs, des conditions expérimentales) permet d obtenir des structures et des architectures macromoléculaires parfaitement définies (copolymères à blocs, greffés, en étoile...) - L étudiant aura aquis les différentes méthodes de polymérisation controlée, leurs mécanismes, leurs avantages et leurs limites d un point de vue industriel. - L étudiant saura exploiter les méthodes de polymérisation contrôlée pour la synhèse de polymères à architecture complexe et aura réalisé des séances de travaux pratiques. 4

5 PROGRAMME DETAILLE (avec volume horaire) UE1.1. Techniques de polymérisations contrôlées et vivantes (10h Cours + 5h TD) - Polymérisation ionique : polymérisation anionique et cationique de monomères vinyliques, Polymérisation anionique, cationique, par coordination-insertion des monomères esters cycliques (lactides, lactones). - Polymérisation radicalaire contrôlée : Rappels sur la polymérisation radicalaire classique, polymérisation radicalaire contrôlée par les nitroxydes (NMP), par transfert d atome (ATRP), par addition-fragmentation réversible (RAFT) UE1.2. Synthèse d architectures polymères complexes (10h Cours + 5h TD) - Topologie des architectures macromoléculaires complexes, applications - Copolymères à gradient, - Copolymères à blocs, - (Co)polymères en étoile : stratégies «arm first», «core first», - Copolymères greffés : strategies grafting onto, grafting from, grafting through - Polymérisation amorcée depuis des surfaces (planes, spériques, ), application à la synthèse d objets hybrides organique/inorganique. Applications industrielles UE1.3 Amorceurs pour la polymérisation radicalaire (10h Cours) - amorceurs peroxydiques - amorceurs de PRC UE1.4 Applications industrielles de la polymérisation radicalaire contrôlée (10h Cours) - développements industriels de copolymères à blocs - technique RAFT en industrie UE 1.5 Travaux pratiques polymérisation radicalaire (10h TP) 5

6 UE-2 CARACTERISATION DES POLYMERES REPARTITION HORAIRE & ENSEIGNANTS UE2.1. Techniques de chromatographie liquide (7h Cours + 2h TD) Enseignants : Emmanuel Beaudoin (U1) 2 ECTS parcours R UE2.2. Autres Techniques d Analyse (10h Cours + 6h TD - 1ECTS) Enseignants : Didier Gigmes (CNRS), Sylvain Marque (U1), Laurence Charles (U1), Emmanuel Beaudoin (U1). 3 ECTS parcours R UE2.3. Rhéologie des polymères fondus et des copolymères (3h Cours + 2h TD, 1 ECTS) Enseignants : Emmanuel Beaudoin (U1) 1 ECTS parcours R UE 2.4 caractérisation des polymères et des copolymères à blocs (30h cours) Enseignants : Pierre Gérard (Arkema), Armin Pfeil (Hilti), Emmanuel Beaudoin (U1) 3 ECTS parcours P PRE-REQUIS Notions de macromolécules : masses molaires, homopolymères et copolymères. Notions de base de RMN. Températures de transition vitreuse et de fusion. OBJECTIFS ET COMPETENCES ACQUISES - Fournir des connaissances théoriques et techniques sur les principaux outils de caractérisation des polymères - Savoir appréhender la meilleure technique de caractérisation en fonction du type d information recherché. - Savoir utiliser ces techniques de caractérisation, connaître leurs points forts et leurs limites, y compris au niveau industriel. PROGRAMME DETAILLE (avec volume horaire) UE2.1. Techniques de chromatographie liquide (7h Cours + 2h TD) - Chromatographie d exclusion stérique (SEC) - Chromatographie liquide d absorption (LC) - Chromatographie liquide au point critique d adsorption (LC-CAP) UE2.2. Autres Techniques d Analyse (10h Cours + 6h TD) - Résonance Magnétique Nucléaire - Résonance Paramagnétique Electronique - MALDI TOF 6

7 - Diffusion de lumière UE2.3. Rhéologie des polymères fondus et des copolymères (3h Cours + 2h TD) - régime permanent - régime oscillatoire Applications industrielles UE 2.4 caractérisation des polymères et des copolymères à blocs (30h cours) - Caractérisation macromoléculaire : chromatographie, microscopie - Caractérisation mécaniques, résistance et rupture 7

8 UE-3 - THERMODYNAMIQUE DES POLYMERES EN SOLUTION ET MELANGE DE POLYMERES REPARTITION HORAIRE & ENSEIGNANTS (souligner le responsable de l UE) UE3.1. Polymères en solution (7h Cours + 3h TD) Enseignants : Emmanuel Beaudoin (U1) 2 ECTS parcours R UE3.2. Polymères à l état fondu (10h Cours + 5h TD) Enseignants : François Boué (CEA) 3 ECTS parcours R UE3.3. Aspect thermodynamique de la nanostructuration (3h Cours + 2h TD) Enseignants : Emmanuel Beaudoin (U1) 1 ECTS parcours R UE3.4 Mise en forme des matériaux organiques (10h cours + 10h TD + 10h TP) Enseignants : Emmanuel Beaudoin (U1), François Boué (CEA) 3 ECTS parcours P PRE-REQUIS Notions de macromolécules. Notions de thermodynamique (entropie et enthalpie de mélange). Types de solvants. Nature des liaisons entre molécules. Températures de transition vitreuse et de fusion. OBJECTIFS ET COMPETENCES ACQUISES - Comprendre des propriétés des polymères en solution et à l état fondu à partir de concepts de thermodynamique - Comprendre les questions de solubilité d un polymère en relation avec le type de solvant choisi. - Comprendre les problèmes d incompatibilité des polymères et les mécanismes qui conduisent à la nanostructuration des copolymères - Connaître les techniques de mise en oeuvre des matériaux industrielles et étendre ces connaissances au cas des systèmes complexes (mélanges, polymères chargés...) PROGRAMME DETAILLE (avec volume horaire) UE3.1. Polymères en solution (7h Cours + 3h TD) - Aspect thermodynamique, miscibilité partielle/totale - Paramètre d interaction polymère/solvant - Copolymères en solvant sélectif. UE3.2. Polymères à l état fondu (10h Cours + 5h TD) - Aspect thermodynamique 8

9 - Modèle de Doi-Edwards - Mélange de polymères UE3.3. Aspect thermodynamique de la nanostructuration (3h Cours + 2h TD) - Phénomènes de ségrégation, séparation de phases. - Diagrammes de phase. - Organisation à l échelle nanométrique. Applications industrielles UE 3.4 Mise en forme des matériaux organiques (10h cours + 10h TD + 10h TP) - Techniques de mise en oeuvre - Mise en œuvre des polymères chargés et renforcés - Mise en œuvre des mélanges de polymères et des copolymères 9

10 UE-4 - PROPRIETES DES MATERIAUX NANOSTRUCTURES REPARTITION HORAIRE & ENSEIGNANTS (souligner le responsable de l UE) UE4.1. Techniques de caractérisation des nanostructures (8h cours + 2h TD) Enseignants : Louis Porte (U3) Emmanuel Beaudoin (U1) 2 ECTS parcours R UE4.2. Propriétés et applications des matériaux nanostructurés (12h cours + 8h TD) Enseignants : Thomas Trimaille (U1), Catherine Lefay (U1) 2 ECTS parcours R UE4.3. Propriétés des Surfaces et Interfaces (6h cours + 4h TD) Enseignants : Thomas Trimaille (U1) 2 ECTS parcours R UE4.4 polymères biocompatibles, polymères biodégradables (10h cours) Enseignants : Thierry Delair (Biomerieux) 1,5 ECTS parcours P UE4.5. polymères conjugués pour l électronique organique (10h cours + 10h TP) Enseignants : Frédéric Fagès (U2), Huges Brisset (U2) 1,5 ECTS parcours P PRE-REQUIS Connaissance des principaux procédés de polymérisation permettant de synthétiser des polymères et des copolymères à blocs. Connaissance sur les homopolymères en solution et à l état fondu. OBJECTIFS ET COMPETENCES ACQUISES - Comprendre et anticiper les phénomènes d autoorganisation, en solvant et à l état fondu. - Connaître les principales nanostructures, leurs propriétés et les applications qui en découlent dans divers domaines industriels. - Connaître les principales techniques de caractérisation des polymères nanostructurés. - Savoir corréler les propriétés microscopiques aux propriétés macroscopiques dans le domaine de l électronique organique. PROGRAMME DETAILLE (avec volume horaire) UE4.1. Techniques de caractérisation des nanostructures (8h cours + 2h TD) - Microscopie électronique, microscopie à force atomique - Diffusion des neutrons et des rayons X aux petits angles UE4.2. Propriétés et applications des matériaux nanostructurés (12h cours + 8h TD) - Nanostructuration de matrices polymères 10

11 - Matériaux nanoporeux - Matériaux hybrides - Nanoparticules et micelles UE4.3. Propriétés des Surfaces et Interfaces (6h cours + 4h TD) - Notions de surface et d interface - Energie de surface et méthodes expérimentales - Energie de surface de systèmes greffés, à faces différenciées, auto-organisation - Démouillage de films minces. Applications industrielles UE 4.4 polymères biocompatibles, polymères biodégradables (10h cours). - Principaux polymères pour les applications biomédicales - Nanoparticules pour la vectorisation. - Systèmes particulaires (nanoparticules, micelles..) pour le diagnostic médical. UE 4.5 polymères conjugués pour l électronique organique (10h cours + 10h TP). - Principales familles de systèmes moléculaires conjugués - Phénomènes de transport électronique dans les films minces - Applications aux dispositifs organiques : transitors, OLEDs, cellules solaires - Procédés d impression pour l électronique souple. 11

12 UE-5 MODELISATION (PARCOURS R) REPARTITION HORAIRE & ENSEIGNANTS UE5.1. Méthodes quantiques et classiques (7h Cours + 3h TD) Enseignant : Yves Blache (USTV) 1,5 ECTS UE5.2. Modélisation des matériaux polymères synthétiques et naturels (7h Cours + 3h TD) Enseignant : Yves Blache (USTV), Séverine Girard-Queyroy (U1) 1,5 ECTS UE5.2. Modélisation des évolutions physico-chimiques(3h Cours + 7h TP) Enseignant : Yoann Joliff (USTV) 3 ECTS PRE-REQUIS - chimie générale - bases de mécanique quantique et classique - mathématiques: intégrales, matrices OBJECTIFS ET COMPETENCES ACQUISES - Comprendre le mode de fonctionnement des méthodes de simulations moléculaires pour pouvoir les utiliser comme outil d analyse et de caractérisation en complément des méthodes expérimentales. - Savoir utiliser des logiciels de modélisation moléculaire PROGRAMME DETAILLE (avec volume horaire) UE5.1. Méthodes quantiques (7h Cours + 3h TD, 1,5 ECTS) - Ab initio: approximation de Born-Oppenheimer; Hartree-Fock; champ autocohérent; bases de fonctions. - Semi-empirique: NDDO,INDO,CNDO,MINDO,NDDO,MNDO,AM1,PM3 - Applications à l'étude des monomères, substances naturelles et activités biologiques UE5.2. Méthodes classiques (7h Cours + 3h TD, 1,5 ECTS) - Notion de champ de force; calcul de forces et d'énergie - Simulations de Monte-Carlo: ergodicité; critère de Métropolis; algorithmes spécifiques aux polymères; calcul de propriétés statiques. - Simulations de dynamique moléculaire: intégration de l'équation de Newton; ensembles thermodynamiques, thermostats et barostats; calcul de propriétés thermodynamiques et de transport. - Applications aux matériaux organiques, polymères naturels et synthétiques. UE5.3. Evolutions des propriétés physico-chimiques (3h Cours + 7h TP, 3 ECTS) - Notion de maillage de réseau, ensembles propriétés thermodynamiques - Méthodes des éléments finis propriétés aux interfaces - Applications aux modules élastiques de particules partiellement liées à la matrice 12

13 UE-5 ANGLAIS ET MANAGEMENT DE PROJET (PARCOURS P) REPARTITION HORAIRE & ENSEIGNANTS UE5.1 Anglais (40 h) Enseignants : labo de langues de la Faculté des sciences et techniques de St Jérôme UE5.2 Management de projet (20H) Enseignant : N. Catois (vacataire) PRE-REQUIS aucun OBJECTIFS ET COMPETENCES ACQUISES Formation à l anglais scientifique et technique. Connaissance de l entreprise et notions de gestion de projets en environnement industriel. 13

14 UE-6 Environnement Socio-Economique (parcours P) REPARTITION HORAIRE & ENSEIGNANTS Répartition horaire : 60h CM Intervenants extérieurs : Passet Y., Maures JP., Deschaintres JL, Viry M., Brücher A. PRE-REQUIS Aucun OBJECTIFS ET COMPETENCES ACQUISES Enseigner quelques éléments de culture générale nécessaire pour l insertion en entreprise. PROGRAMME DETAILLE (avec volume horaire) 1) Gestion et éléments de droit (35h) Gestion et économie d entreprise 20 h Eléments de droit 15 h 2) Qualité et Sécurité (20h) Assurance et gestion de la qualité 12 h Management de la sécurité 8 h 3) Préparation à l intégration professionnelle (5h) Projet professionnel, techniques de recherche d emploi, éléments de communication 5 h 14

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