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MATS9AG

Matériaux massifs ou en couches minces: de la structure aux fonctionnalités

 

Durée : 21 heures

Crédits : 2 ECTS 

Semestre : S9

Responsable(s) :

Emilie GAUDRY, Maître de Conférences, emilie.gaudry@mines-nancy.univ-lorraine.fr 

Mots clés :

Colloïdes, cristaux liquides, quasicristaux, matériaux thermoélectriques, couches minces

Pré requis : 

Physique du solide, Cristallographie

 

Objectif général : 

Le développement de technologies innovantes requiert l’utilisation de matériaux possédant des propriétés et des fonctionnalités nouvelles. Celles-ci résultent en général d'une organisation à l'échelle atomique qui s'écarte du cristal parfait, alliée à une composition chimique spécifique ou une microstructure particulière. Après une introduction aux différentes structures des solides ordonnés et désordonnés, ce cours mettra en évidence les relations existant entre une ou plusieurs propriétés macroscopiques de quelques matériaux choisis et leurs structures atomiques. L'objectif est d'acquérir les bases permettant d'appréhender les technologies correspondantes (écrans LCD, piles à combustible...).

 

 

Programmes et contenus :

Depuis la fin du XXème siècle, de nombreuses applications innovantes émergent, liées à la découverte de matériaux possédant à l'échelle atomique une structure originale par rapport aux solides classiques (quasicristaux, cristaux liquides...). La dimensionalité et la taille des objets a également évolué pendant cette période, tant du point de vue théorique qu'expérimental. La première partie du cours illustre les relations entre la structure atomique et les propriétés macroscopiques de matériaux originaux. La seconde partie est axée sur les matériaux en couche mince.

Partie 1: Notion d'ordre dans la matière condensée

  • Systèmes colloïdaux et auto-assemblants

  • Cristaux liquides; application à l'affichage

  • Quasicristaux; de multiples applications potentielles

  • Alliages métalliques pour les applications thermoélectriques

Partie 2: Fonctionnalités de de matériaux en couches minces. 

Après une présentation des procédés d’élaboration des revêtements en phase vapeur (CVD et PVD), l’apport des films minces sur la fonctionnalité des matériaux sera discutée. Les secteurs d’applications étudiés correspondent à la mécanique, l’optique, l’énergie et la microélectronique.

 

Compétences : 

Niveaux

Description et verbes opérationnels

Connaître 

Les différents types d'ordre dans la matière condensée

Les procédés d'élaboration des matériaux en couche mince

Comprendre 

Les fonctionnalités des matériaux considérés dans ce module

Appliquer 

Les méthodes générales vues en cours pour décrire, comprendre, utiliser, voire prédire, une fonctionnalité

 

Analyser 

Les notions vues en cours

Un problème donné

Synthétiser

Les données décrivant un matériau ou une fonctionnalité

Évaluer

La pertinence d'un résultat

Les ordres de grandeur

Évaluations :

  • Test écrit
  • Contrôle continu
  • Oral, soutenance
  • Projet
  • Rapport
  • Aucune étiquette