Présentation de la spécialité Chimie des Matériaux :
Les parcours 1 et 2, à choisir dès la rentrée de septembre pour le 1er semestre (S5) de la Licence de Chimie (L3), peuvent permettre d'accéder à la formation Chimie des Matériaux (NB : La spécialité Chimie des Matériaux du 2nd semestre (S6) est elle aussi à choisir dès la rentrée). Le parcours 1 est particulièrement adapté aux étudiant(e)s provenant des L2 Chimie ou Chimie-Physique et DUT spécifiquement « Chimie ». Le parcours 2 propose lui un enseignement plus adapté aux étudiant(e)s de toutes filières (L2, DUT Génie Chimique, DUT Mesures Physiques, BTS divers...) pour lesquels l'enseignement de chimie fondamentale, chimie moléculaire et organique ne correspond pas à leur formation initiale et/ou leur formation future.
Requis demandés pour accéder à la spécialité :
Admissions de droit pour les titulaires de L2 Chimie et L2 Physique-Chimie
Sur dossiers : L2 Physique, IUT Chimie, IUT Mesures Physiques, BTS Chimie, CPGE, étudiants étrangers de niveaux équivalents...
Formation et Débouchés :
La Licence de Chimie enseignée à l'Université Paul Sabatier de Toulouse 3, et plus spécifiquement la spécialité Chimie des Matériaux abordée par l'étudiant(e) au second semestre (S6), est particulièrement adaptée à une poursuite d'études en Master Matériaux enseigné à l'UPS, mais aussi tout autre Master national en relation avec la Chimie des Matériaux. La Licence de Chimie, spécialité Matériaux, permet également d'intégrer d'autres filières de Chimie, Chimie-Physique, Enseignements... et d'Ecoles d'Ingénieurs (le plus souvent sur dossiers).
A l'issue du cursus universitaire, la formation Chimie des Matériaux proposée à l'UPS vise à l'intégration rapide de l'étudiant(e) à un poste professionnel correspondant au mieux à ses compétences et son niveau de formation. Un très bon placement des étudiants ayant suivi la spécialité Chimie des Matériaux est d'ailleurs constaté tant au niveau de l'industrie (ingénierie et bureaux d'études, ingénierie R&D...) que de l'enseignement et de la recherche académique.
Compétences développées :
- Méthodes de Synthèse (Chimie Inorganique/Chimie Minérale/Chimie du Solide/Polymères)
- Instrumentation et Techniques de caractérisation (Analyses spectroscopiques, Analyses thermiques, Microscopie électronique, Diffraction des rayons X...)
- Techniques de mise en forme des matériaux (métaux/alliages, céramiques, polymères, composites)
- Structure de la matière
- Comportements physico-chimiques (corrosion, stabilité, adsorption, catalyse...)
- Corrélations Structures/Propriétés physiques (optiques, électriques, magnétiques, mécaniques...) des matériaux
Domaines d'applications concernés :
- Aéronautique et Spatial
- Energies (renouvelables)
- Microélectronique
- Nanotechnologies
- Transports
- Biomatériaux et Santé
- Céramiques
- Bâtiment
- Optique
- Cosmétiques
- Sports...
Liens utiles :
Licence Pro "Traitement et Contrôle des Matériaux", UPS, Toulouse 3
Master "Matériaux", UPS, Toulouse 3
Contenu pédagogique
L3 CHIMIE (ELCHM1) Spécialité CHIMIE DES MATÉRIAUX (18 ECTS)
Enseignant-chercheur responsable : Christophe TENAILLEAU
UPS, 118 route de Narbonne, Institut Carnot CIRIMAT
05 61 55 62 83
tenailleau()chimie.ups-tlse.fr
Équipe pédagogique : F. ANSART, A. BARNABÉ, C. BONNINGUE, C. FOURNIER-NOEL, Ch. LAURENT, P. LENORMAND, I. MALFANT, C. TENAILLEAU, V. TURQ, A. WEIBEL
Objectifs
Les enseignements théoriques et pratiques de la Spécialité Chimie des Matériaux sont destinés à faire découvrir les matériaux et leur importance dans notre environnement, ainsi qu'à renforcer les connaissances en chimie du solide. L'accent est mis sur les aspects scientifiques et technologiques liés à l'élaboration et aux propriétés des matériaux découverts dans les dernières décennies (alliages pour l'aéronautique, céramiques pour la microélectronique, polymères...). Le programme est réparti de façon égale entre les trois classes de matériaux (métaux, céramiques, polymères) sans exclure les matériaux composites et il comprend, par ailleurs, des enseignements relatifs aux techniques d'analyse et de caractérisation des matériaux les plus importantes. Les enseignements sont répartis en deux modules (Unités d'Enseignements ou UE) comprenant chacun des cours et des travaux dirigés. Un troisième module de travaux pratiques est destiné à former l'étudiant(e) à certaines techniques de synthèse, mise en forme et caractérisation des propriétés structurales et physiques des matériaux.
UE EL6CMAAM : METAUX ET CERAMIQUES (6ECTS)
2*28h Cours et TD
Métaux
- Introduction : Présentation des différents types d'alliages utilisés industriellement, par exemple en s'appuyant sur une vue éclatée d'un avion.
- Les grandes familles de métaux et alliages : Alliages ferreux, alliages légers, inox, superalliages, base cuivre, base Ti, composites base métallique.
- Relation structure propriétés : La liaison métallique, la notion de dislocation, la déformation des métaux, courbes de traction, antagonisme résistance/résilience
- Corrosion : Présentation d'une voiture et des problèmes rencontrés de corrosion aqueuse, les trois types de comportement : noble, passif, corrodable, les traitements de surface et les couples galvaniques.
- Structure des métaux et alliages (TD) : Les structures de base des métaux, notion de sites cristallographiques, alliages d'insertion/de substitution, notions de défauts, indices de Miller, coupes cristallographiques, directions cristallographiques. Les inter-métalliques.
- Diagrammes de phases (TD) : Les diagrammes traités auront un aspect pratique : Pb-Sn (brasure), Al-Mg, Al-Ti (alliages légers), Ni-Al (superalliages), Cu-Ni (alliages cuivreux hautes performances), Cu-Zn (bronzes).
Travaux pratiques
Diagrammes de phases (établissement du diagramme Sn/Pb), corrosion par l'eau de mer des métaux et alliages, métallographie et microdureté des alliages légers (base Al).
Céramiques
- Introduction : Définition, caractéristiques et propriétés spécifiques des céramiques. Des céramiques dans la vie courante aux grandes classes de céramiques et à leurs propriétés en relation avec leur structure et/ou leur microstructure.
- Élaboration des céramiques : Mise en forme des céramiques. Frittage en phase solide (aspects thermodynamiques et cinétiques, mise en place de la microstructure).
- Les céramiques thermomécaniques : Notions sur la mécanique de la rupture des matériaux fragiles. Propriétés thermiques (dilatation, conductivité thermique, résistance aux chocs thermiques). Les céramiques thermomécaniques, comparaison de leurs propriétés et leurs utilisations. Renforcement des céramiques (composites à matrice céramique).
- Céramiques pour l'électronique : Cristaux semiconducteurs (intrinsèques et extrinsèques) et leur application aux composants électroniques actifs. Quelques céramiques à structure pérovskite et leurs applications dans les composants électroniques passifs.
Travaux pratiques
Synthèse de ZrO2 (pur ou en solution solide) par combustion, transformations allotropiques (ATD), diagrammes de DRX et diagramme de phases ZrO2 - MgO. Synthèse de BaTiO3 par chimie douce, étude de la décomposition du précurseur en ATG, préparation d'une céramique crue. Frittage d'une céramique à base BaTiO3, réalisation de condensateurs céramiques, mesure des propriétés diélectriques en fonction de la température, interprétation.
UE EL6CMABM : POLYMERES ET CARACTERISATION (6ECTS)
29h Cours et TD Polymères + 40h Cours et TD Caractérisation des matériaux
Polymères
- Introduction : présentation générale des polymères (définitions de base, exemples d'applications, nomenclature, architecture, propriétés principales).
- Chimie macromoléculaire : La polycondensation ou polymérisation en étapes. La polymérisation en chaîne (voie radicalaire, anionique, cationique et par les métaux de transition).
- Relation structure propriétés : Propriétés des polymères en solution et méthodes de caractérisations. Propriétés thermiques des polymères. Propriétés mécaniques des polymères.
- Mise en œuvre et mise en forme des polymères : Cinétique de polymérisation. Procédés de polymérisation (mise en œuvre). Procédés de transformation (mise en forme). Vieillissement et formulation des polymères.
Travaux pratiques
Polymérisation en masse du PMMA et mesure de l'avancement de la réaction par deux techniques comparatives. Détermination de la masse moléculaire (Mn) et du degré de polymérisation (DPn) à partir de la viscosité intrinsèque. Séparation et identification d'un plastifiant dans un échantillon de PVC. Détermination des masses molaires du polystyrène par chromatographie d'exclusion stérique (CES ou SEC).
Techniques de caractérisation des matériaux
- Préliminaire : Introduction aux différentes classes de matériaux.
- Interactions rayonnement-matière permettant d'introduire les techniques qui suivent et de les resituer par rapport à d'autres (Diffraction des rayons X par exemple).
- Fluorescence X (technique d'analyse élémentaire non destructive des solides).
- Microscopies : Optique, Electronique à Balayage (MEB), Electronique à Transmission (MET), Technique analytique associée (microanalyse en dispersion d'énergie).
- Calorimétrie différentielle.
- Caractérisations mécaniques : Dureté, Traction, Compression, Flexion, Contrôles non destructifs.
UE EL6CMACM : TRAVAUX PRATIQUES (6ECTS)
Responsable de l'UE : Alicia WEIBEL (weibel@chimie.ups-tlse.fr)
45h (voir tableaux ci-dessus)
Mise en pratique des techniques de synthèse et caractérisation des métaux, céramiques et polymères (voir détails des TP ci-dessus).
Equipe pédagogique
ANSART Florence
05 61 55 61 08
ansart()chimie.ups-tlse.fr
BARNABÉ Antoine
05 61 55 77 51
barnabe()chimie.ups-tlse.fr
FOURNIER-NOEL Clara
05 61 55 81 31
fournier()chimie.ups-tlse.fr
GOUGEON Michel
05 61 55 61 93
gougeon()chimie.ups-tlse.fr
LENORMAND Pascal
05 61 55 61 06
lenorman()chimie.ups-tlse.fr
MALFANT Isabelle
05 61 33 31 01
Isabelle.Malfant()lcc-toulouse.fr
TENAILLEAU Christophe
05 61 55 62 83
tenailleau()chimie.ups-tlse.fr
TURQ Vivane
05 61 55 62 84
turq()chimie.ups-tlse.fr
WEIBEL Alicia
05 61 55 61 75
weibel()chimie.ups-tlse.fr
Formation et débouchés
A l'issue du cursus universitaire, la formation Chimie des Matériaux proposée à l'UPS vise à l'intégration rapide de l'étudiant(e) à un poste professionnel correspondant au mieux à ses compétences et son niveau de formation. Un très bon placement des étudiants ayant suivi la spécialité Chimie des Matériaux est d'ailleurs constaté tant au niveau de l'industrie (ingénierie et bureaux d'études, ingénierie R&D...) que de l'enseignement et de la recherche académique.
Compétences développées :
- Méthodes de Synthèse (Chimie Inorganique/Chimie Minérale/Chimie du Solide/Polymères)
- Instrumentation et Techniques de caractérisation (Analyses spectroscopiques, Analyses thermiques, Microscopie électronique, Diffraction des rayons X...)
- Techniques de mise en forme des matériaux (métaux/alliages, céramiques, polymères, composites)
- Structure de la matière
- Comportements physico-chimiques (corrosion, stabilité, adsorption, catalyse...)
- Corrélations Structures/Propriétés physiques (optiques, électriques, magnétiques, mécaniques...) des matériaux
Domaines d'applications concernés :
- Aéronautique et Spatial
- Energies (renouvelables)
- Microélectronique
- Nanotechnologies
- Transports
- Biomatériaux et Santé
- Céramiques
- Bâtiment
- Optique
- Cosmétiques
- Sports...