1. No category

Sigle UE
Sigle module
MN0-S5
MN1-S5
MN3-S5
U1-S5-MAT
Intitulé module
Coef. Coef UE
Mise à niveau
Chimie organique
Mise à niveau
Electronique
Mises à niveau
Symétries, Atomistique et
Chimie Minérale
Notes comptabilisées dans les autres
modules aux S5 et S6
Mécanique QuantiquePhysique Statistique
5
TP PhysiqueThermodynamique
5
RMSN-S5
Résistance des matériauxSimulation numérique
5
MV-S5
Maths- Ondes et Vibrations
5
CRI-S5
Cristallographie 1
5
CM-S5
TP Chimie minérale
5
MQS-S5
ECTS UE
6
6
7
7
7
7
PT-S5
U2-S5-MAT
U3-S5-MAT
Sigle-Semestre : MOD- ORGA-S5 16h CM, 8h TD et 16 h TP
Objectifs :
L'objectif de ce cours est de donner aux étudiants des notions de base indispensables à
la compréhension de l’élaboration de polymères organiques : réactivité des molécules
organiques, stéréochimie, méthodes spectrométriques et spectroscopiques d’analyse.
Pré́ -requis :
• Notions de chimie organique de Terminale
Evaluation :
•
•
Comptes-rendus TP
Contrôle continu
Contenu détaillé :
•
Cours et TD :
o Rappel des notions élémentaires de chimie organique (structure
électronique, valence des atomes, hybridation, électronégativité, acidité,
basicité).
o Les différents groupements fonctionnels et leur nomenclature.
o Les différents types de réactions (addition, substitution, élimination) et de
réactifs (nucléophile, électrophile, radical)
o Identification des produits organiques par RMN, IR, UV-visible,
spectrométrie de masse, analyse centésimale. Détermination de structure.
o Les différentes isoméries. Les composés optiquement actifs.
o La substitution nucléophile (SN1 et SN2)
o Les réactions d’élimination (E1 et E2)
o La substitution électrophile aromatique (SEAr)
o Les réactions d’addition sur la double liaison carbone-carbone.
o La réactivité de la fonction carbonyle.
•
TP :
o Synthèse d’un monomère de type ester. Extraction puis purification par
distillation.
o Synthèse d’un monomère de type amide. Extraction puis purification par
recristallisation.
o Séparation d’un mélange de deux produits par Colonne Chromatographie.
o Hydrolyse basique d’un ester et détermination des produits d’hydrolyse.
Hydrolyse acide d’un amide et détermination des produits d’hydrolyse
Compétences :
•
•
D’un point de vue théorique, les étudiants maîtriseront les notions de base de la
chimie organique qui interviennent dans la synthèse et l’étude de polymères
D’un point de vue expérimental, les étudiants sauront mettre en œuvre une
synthèse d’après un mode opératoire, extraire, identifier et purifier les produits
de la réaction.
Références bibliographiques :
•
•
Cours de chimie organique de Paul Arnaud, éditions Dunod.
Chimie organique de Vollhardt, éditions universitaires .
Sigle-Semestre : ELQ-MATH-S5
Objectifs : Ce module comprend 2 parties: électronique et maths.
L'enseignement d’électronique durant cette période a pour but d’amener les étudiants à
maîtriser les concepts de base pour la compréhension des circuits électroniques passifs et
actifs appliqués aux domaines du traitement du signal, de l’amplification et de la détection.
Cela donnera aux étudiants les pré-requis nécessaires au bon suivi des modules
d’enseignement d'électronique au S6.
L'enseignement de maths a ici pour but d'une part d'introduire la transformée de Fourier d'un
signal et d'autre part de poser les bases de l'algèbre de Boole.
Pré-requis :
• Notions d’électrocinétique
• Maths niveau Bac+2
Evaluation :
• Notes de TP
• Contrôle continu.
Contenu détaillé :
Electronique: 13h CM, 6h TD, 15h TP.
Cours-TD
o Ch. I : Notion de signal et de système, Les dipôles linéaires, Théorèmes
généraux (lois de Kirchhoff,....)
o Ch. II : Réponse d’un système linéaire à un signal périodique (transformée de
Fourier)
o Ch. III : Diode à jonction – Applications (redressement, stabilisation de
tension, capteurs....)
o Ch. IV : Transistor bipolaire – Amplification et commutation
o Ch. V : Amplificateurs opérationnels : fonctionnement et applications.
TP :
o Diode,
o Transistor en amplification et commutation,
o Amplificateurs Opérationnels : circuits fondamentaux et générateurs de
signaux.
Maths: (4h CM, 2h TD).
o Analyse de Fourier : développement en série de Fourier d’une fonction
2π-périodique et T (ou L)-périodique. Transformation de Fourier et
correspondance opératoire, notion de produit de convolution.
o Définition de l’algèbre de Boole, algèbre binaire, règles de calcul dans
les algèbres de Boole
o Les fonctions booléennes sur variables binaires
o Application aux circuits, opérations duales NOR et NAND.
Compétences :
• Utilisation des instruments de mesure de base : oscilloscope numérique, générateur de
fonctions, multimètre, ...
• Connaissance des composants électroniques et des fonctions de base de l’électronique
analogique et logique.
• La connaissance et manipulation des dispositifs de base de l’électronique intégrée
(diode, transistors…) facilitera la compréhension de la physique de ces mêmes
dispositifs (cours de 2ème année).
Bibliographie :
• Electronique Pratique, J. M Fouchet et A. Perez Mas
• Circuits et composants électroniques, Jean Auvray
Sigle-Semestre : MOD-AT-MINE-SYM-S5
Objectifs : Ce module est divisé en 3 parties: atomistique, complexes (chimie
minérale) et symétrie. L'objectif est double: d'une part, compléter l'enseignement des
L1 et L2 Physique-Chimie, d'autre part enseigner ces notions fondamentales aux
étudiants issus de DUT.
Pré́ -requis : Bases de chimie, niveau Bac +2.
Evaluation :
•
Contrôles continus
Contenu détaillé :
•
Cours-TD- Partie atomistique 9h CM, 5h TD :
o Notions de base de mécanique quantique (postulats, systèmes simples)
o l'atome d'hydrogène et les orbitales atomiques
o l'atome d'hélium et le problème polyélectronique. Notions sur les
méthodes d’approximation (perturbations, variations)
o structure électronique des atomes (le spin de l’électron et le principe de
Pauli, l’approximation hydrogénoïde, l’effet d’écran, la configuration
électronique des atomes, notions sur les multiplets et états
spectroscopiques)
•
Cours-TD- Partie Complexes inorganiques et organométalliques
7h CM, 7h TD :
o Théorie de la liaison de valence
o Théorie du champ cristallin
o Spectres électroniques des complexes de métaux de transition (Termes
spectroscopiques, Diagrammes d’Orgel et de Tanabe-Sugano)
o Applications à l’interprétation des propriétés structurales, magnétiques,
thermodynamiques et spectroscopiques de complexes de métaux de transition.
•
-
-
Cours-TD- Partie Symétries 7h CM, 5h TD :
o Symétrie ponctuelle et théorie des groupes :
Notion de symétrie ponctuelle ; représentations stéréographiques et matricielles des
éléments de symétrie ;
Tables de caractères.
Compétences :
• Interpréter les propriétés structurales, magnétiques, thermodynamiques
spectroscopiques de complexes inorganiques de métaux de transition
• maîtriser la notion d’orbitale atomique et celle d’effet d’écran, et savoir décrire la
structure électronique d’un atome polyélectronique.
et
•
Connaître les éléments de symétrie, savoir trouver le groupe de symétrie ponctuelle
d’une molécule, savoir utiliser les tables de caractère.
Bibliographie :
•
•
•
•
•
•
•
James E. Huheey, Ellen A. Keiter, Richard L. Keiter, Chimie Inorganique, De Boeck
Université (1996).
D. Mc Quarrie: "chimie physique – approche moléculaire", Dunod (2000)
Chabanel, Gressier: "cours et exercices - liaison chimique et spectroscopie", Ellipses
(1991)
R. Lissillour: "chimie théorique - applications à la spectroscopie; cours et exercices
corrigés", Dunod (2001)
« Symétrie et structure : théorie des groupes en chimie » Sidney Kettle
ed. Masson
« La théorie des groupes en chimie » Bernard Vidal ed. Technedit
« Introduction à la cristallographie et à la chimie structurale » M. Van Meerssche, J. FeneauDupont ed. Peeters.
Sigle-Semestre: MQ-STAT-S5
Objectifs : Acquérir une meilleure compréhension de certaines propriétés quantiques
de la matière.
Etre capable de résoudre l'équation de Schrödinger pour interpréter quelques faits
expérimentaux.
Acquérir des notions de bases sur les statistiques, du cas discret au cas continu.
Pré́ -requis :
•
mathématiques niveau L1-L2 ainsi qu'au S5.
Evaluation :
•
Contrôles continus
Contenu détaillé :
•
Cours-TD (partie mécanique quantique): 15h CM, 7h TD
o Aspects historiques : quantification de l’énergie. Dualité onde-corpuscule.
Mécanique ondulatoire.
o La fonction d’onde et l’équation de Schrödinger : densité de probabilité. Relations
d’incertitude de Heisenberg. Equation de Schrödinger.
o Les outils mathématiques et les postulats de la Mécanique Quantique.
o Applications : effet tunnel. Oscillateur harmonique. Atome d’hydrogène. Orbitales
atomiques.
•
Cours-TD (partie probabilités et statistiques): 18h (13h CM, 5h TD)
o Rappel de probabilités et statistique, en particulier valeur moyenne, écart type,
fluctuations relatives. Indépendance statistique.
o Loi binomiale, Loi Gaussienne.
o Du cas discret au cas continu: densité de probabilité, densité d'états
microscopiques.
Compétences :
• Connaissances de bases pour la physique et la chimie des matériaux enseignées
en ESIR 2: semi-conducteurs, matière condensée, magnétisme, ...
• plus largement, les probabilités sont utiles à l'ingénieur dans tout processus de
type qualité, gestion statistique des procédés, ...
Bibliographie :
- Introduction à la Mécanique Quantique, J. Hladik et M. Chrysos (Dunod)
- Mécanique Quantique, J.L. Basdevant et J. Dalibard (Ecole polytechnique)
- Mécanique Quantique. Atomes et molécules. Applications technologiques, J. Hladik, M. Chrysos
et P.E. Hladik (Dunod)
- Berkeley, Cours de Physique, Tome 5, Physique statistique.
Sigle-Semestre : TPPHY-THERMO-S5
Objectifs : Donner les bases de la thermodynamique classique appliquée aux
matériaux à des étudiants venant de différentes formations.
Acquérir par l'observation et la mesure expérimentale des notions de bases dans le
domaine des ondes, de leur propagation ainsi que des notions thermodynamiques
(voir détails dans le descriptif des TP).
Pré́ -requis :
•
Notions de physique niveau Bac+2
Evaluation :
• Comptes-rendus de TP
• Contrôle continu
Contenu détaillé :
•
Cours-TD (Thermodynamique 8h CM, 4h TD) :
o
o
o
o
•
Equation d'état. Coefficients thermoélastiques. Notion de fluide simple.
Premier principe de la thermodynamique. Travail et Chaleur.
Systèmes ouverts et fermés.
Fonction d'états; Définition et applications, en particulier énergie interne
et enthalpie.
TP : 3 TP sur la thermodynamique, 4 TP sur le cours "Ondes&Vibrations".
a) Ondes et vibrations :
o Mesure du moment d’inertie de différents solides : l’inertie-mètre
On utilise la mesure de la période des oscillations d'un pendule composé (pendule dont
le centre de gravité n'est pas situé sur l'axe de rotation) pour déterminer le moment
d'inertie de différents corps géométriquement différents mais de masses voisines. Le
théorème de Huygens est également vérifié de manière expérimentale.
o Propagation des ondes sonores : le tube de Kundt
Une onde acoustique générée par un haut-parleur à l’intérieur d’un tube de longueur
finie est étudiée en fonction de la nature de la terminaison du tube et de la fréquence
délivrée par le haut-parleur.
o Étude d’un système oscillant : le pulsographe
Le but de la manipulation est l'étude des oscillateurs mécaniques à 1 ou 2 degrés de
liberté. 0n utilise deux pendules de torsion identiques pouvant être isolés ou couplés.
Les frottements solides et visqueux sont étudiés ainsi que le phénomène de résonance
dans le cas du pendule simple et des deux pendules couplés.
o Étude des ondes stationnaires en mécanique : la corde vibrante et le
ressort à boudin
Ce TP aborde le phénomène des ondes stationnaires transversales (corde lisse et corde
plombée) et longitudinales (ressort à boudin) ainsi que la relation de dispersion dans
ces différents cas.
b) Thermodynamique :
o Étude du rayonnement thermique
Étude du rayonnement thermique d’un filament de tungstène traversé par un courant
électrique considéré comme un corps noir. Détermination de son émissivité ε.
Comparaison du rayonnement thermique émis par les faces d’un cube en fonction de
leur nature (surface polie ou non, blanche ou noire).
o Étude des phénomènes thermoélectriques
Les phénomènes thermoélectriques traduisent le couplage entre un courant électrique et un
flux thermique dans un ou plusieurs conducteurs. Les effets Seebeck, Peltier et Thomson sont
étudiés ici dans un montage utilisant un module Peltier.
o La calorimétrie à balayage différentiel (DSC) et détente de Joule
Thompson
La fusion de l’indium est étudiée à partir d’un calorimètre DSC Perkin-Elmer qui repose
sur une méthode dynamique de mesure de dégagement de chaleur (phénomène
exothermique) ou d'absorption de chaleur (phénomène endothermique). Parallèlement,
la détente de Joule Thomson sera étudiée. Il s’agit de générer une détente stationnaire
d’un gaz réel dans un tuyau calorifugé afin de vérifier que l’enthalpie se conserve au
cours de la transformation.
Compétences :
• Notions des phénomènes vibratoires (couplage de résonateurs, résonance,…) et
ondulatoires (propagation des ondes sonores, ondes stationnaires, notion de
milieu dispersif,…)
• Notions de rayonnement thermique et de transfert de chaleur
Bibliographie :
• "Thermodynamique, fondements et applications", J.Ph. Pérez et A.M. Romulus, Ed.
MASSON.
• "Thermodynamique", B. Diu, C. Guthmann, D. Lederer, B. Roulet, Ed. HERMANN.
Sigle-Semestre : RDM-SIMU-S5
Objectifs : La résistance des matériaux est un outil de dimensionnement mécanique
utilisé depuis les premières installations de structures industrielles. Sa simplicité
d’utilisation, couplée au bon usage des lois de comportement des matériaux, en fait un
outil performant pour le pré-dimensionnement des structures modernes. La simulation
numérique prenant une part de plus en plus importante dans les applications de la
physique et de la chimie, il est nécessaire pour un étudiant obtenant un diplôme
d’ingénieur mention matériaux, d'avoir une connaissance des principales méthodes de
calcul numérique. L'utilisation du logiciel de calcul numérique MATLAB,
universellement reconnu dans l'ingénierie, permet, avec un temps minimum
d'apprentissage, d'utiliser les méthodes numériques et un graphisme des plus
performants.
Pré́ -requis :
•
•
Savoir utiliser un micro-ordinateur sous les logiciels "Windows".
Mathématiques, niveau L1-L2 ou DUT
Evaluation :
•
•
1 projet MATLAB
Contrôle continu
Contenu détaillé :
•
•
Cours-TD (Résistance des Matériaux: 16h CM, 6h TD)
o Du microscopique au macroscopique – Isotropie et anisotropie– Principes
généraux de l'équilibre des solides en mécanique – Hypothèses de la
Résistance des Matériaux o Etude des sollicitations simples sur des poutres droites :
traction/compression – torsion – cisaillement – Flexion pure et flexion
simple, effort tranchant et moment fléchissant, calcul de flèche et
conditions de résistance –
o Poutres courbes – Les grandes classes de comportement mécanique –
Notions de tenue en service (fatigue, rupture, fluage).
Cours-TD (Simulation numérique: 10h CM, 12h TP):
Notions de base de programmation Matlab par l'exemple :
Notions de variables, boucles, test...,opérateurs élément par élément,
opérateurs vectoriels ou matriciels
Notions de graphisme 2D et 3D.
Ajustements linéaire et incertitudes sur pente et ordonnée à l'origine.
Utilisation de Matlab en tableur. Edition de Rapport.
Quelques rudiments d'analyse numérique
•
Projet Matlab (14h):
Le projet consistera pour l’étudiant à résoudre numériquement un problème
physique ou chimique simple en employant MATLAB. (Exemples: représentation
d’orbitales atomiques, étude d’un oscillateur amorti, problème de mécanique des
milieux continus, …).
Compétences :
• Savoir utiliser Matlab pour tracer des courbes théoriques ou expérimentales.
• Savoir utiliser Matlab comme outil de traitement de données (rudiments) et
génération d'un rapport.
• Caractérisations mécaniques des matériaux.
Sigle-Semestre : Maths-VIB-S5 "Mathématique & Vibrations dans la matière"
Objectifs : L'objectif du cours "Vibrations dans la matière" est de présenter l’origine et les
propriétés des vibrations thermiques harmoniques de systèmes matériels, et de former aux
outils permettant de déterminer les modes de vibration de molécules simples (fréquence, forme,
symétrie). Ces propriétés sont ensuite illustrées par une introduction aux spectroscopies
vibrationnelles infra-rouge et Raman, et l’extension à des systèmes modèles de grande taille
(polymères linéaires, cristaux…) pose les bases des modèles continus d’ondes stationnaires et de
leurs propriétés génériques (dispersion).
L'objectif du cours de mathématiques est d'introduire dans un même enseignement toutes les
outils mathématiques utiles à l'Ingénieur Matériaux et utiliser dans les différents modules de physique
et de chimie.
Pré́ -requis :
• Notions de mécanique du point, niveau Bac+2
• Outils d'algèbre linéaire, niveau Bac+2
Evaluation :
• Contrôles continus
Contenu détaillé :
• Cours-TD (Maths 22h: 15h CM, 7h TD) :
o Calcul matriciel : matrice à coefficient dans K, opérations sur les
matrices, résolutions de systèmes linéaires, réduction des matrices
carrées
o Analyse vectorielle : les opérateurs différentiels, les potentiels scalaires
et vecteurs, les intégrales curvilignes, les théorèmes de Stokes et
d’Ostrogradsky.
o Equations différentielles : notion d’équation différentielle, équations
différentielles d’ordre 1 avec et sans second membre, équation
différentielle linéaire du second ordre.
o Développement limité : série de Taylor et opérations, développement
limité des fonctions de base et des fonctions composées, intégration et
dérivation.
• Cours-TD (Vibrations dans la matière, 22h: 15h CM, 7h TD) :
o Oscillateurs en mécanique: cadres et limites de l'approximation harmonique.
o Couplages d'oscillateurs, vibrations moléculaires, équipartition de l'énergie,
spectroscopie IR et Raman.
o Couplage de N oscillateurs: chaînes finies et infinies d'oscillateurs, loi de
dispersion, régimes stationnaires et forcés, résonance.
Compétences :
• Connaissances acquises : notion d’approximation harmonique et son
application à la description des vibrations des systèmes matériels moléculaires
ou condensés, notion de mode de vibration, classification par symétrie,
application aux spectroscopies vibrationnelles.
• Savoir-faire maîtrisés : détermination des modes d’un système moléculaire
élémentaire par analyse mécanique, description des modes stationnaires d’une
chaîne d’oscillateurs couplés.
Bibliographie :
• Berkeley, cours de physique, vol 3. Ondes
• Mathématiques d'usage courant pour scientifiques et ingénieurs, Elie Belorizky
Intitulé du module: CRISTALLOGRAPHIE 1.
Sigle-Semestre : CRIST1-S5
Objectifs : Acquérir les notions de base de symétrie ponctuelle et de leur utilisation en science des
matériaux ; acquérir les notions de base de cristallographie géométrique et de la construction des
Tables Internationales de Cristallographie et de leur utilisation.
Pré́ -requis :
•
Notions mathématiques : calculs matriciels ; produits scalaires, vectoriels et mixtes.
Evaluation :
•
Contrôles continus
Contenu détaillé : (24h CM, 20h TD)
•
Cours-TD:
o Introduction : les états de la matière, une définition de la cristallographie, loi
d’Haüy.
o les réseaux directs et réciproques, relations entre rangées/plans, notions de
o
o
o
o
o
période et distance réticulaire, calculs vectoriels, changements de repères ;
la symétrie d’orientation, combinaison des éléments de symétrie et les 32 classes
de symétrie, relations entre groupes ponctuels et leurs sous-groupes ;
les 11 groupes de Laue ;
les systèmes cristallins et les réseaux de Bravais ;
la symétrie de position et les 230 groupes d’espace ; introduction aux Tables
Internationales de Cristallographie ;
Relations entre propriétés physiques et classes de symétrie : matériaux piezo- et
pyroélectriques.
Compétences :
• A l’issue de cette unité d’enseignement l’élève ingénieur maîtrisera les principes de la
•
cristallographie, en particulier il connaîtra les notions de réseaux directs et réciproques,
les différents éléments de symétrie d’orientation et de position, les systèmes cristallins,
classes et groupes de symétrie et aura été initié aux tables internationales de
cristallographie.
L’élève ingénieur aura acquis au bilan une vision générale des structures des matériaux
cristallisées et de l’organisation des matériaux en groupes de symétrie. Il comprendra les
relations de symétrie qui lient les atomes entre eux dans une structure.
Bibliographie :
•
« Symétrie et structure : théorie des groupes en chimie »
S. Kettle, ed. Masson
•
« Introduction à la cristallographie et à la chimie structurale »
M. Van Meerssche et J. Feneau-Dupont, ed. Peeters
•
« Cristallographie »
D. Schwarzenbach, ed. Presses polytechniques et universitaires romandes
•
« Cristallographie géométrique et radiocristallographie », J.J. Rousseau, ed.
Masson.
Sigle-Semestre : TP-MINE-S5
Objectifs : L'objectif de ces travaux pratiques est de permettre à l’étudiant d’expérimenter les
différentes méthodes de synthèses, d’analyses chimiques et de caractérisations structurales et
physiques couramment utilisées en chimie des matériaux.
Les travaux pratiques permettent d’illustrer les nombreuses notions abordées en cours ainsi que
dans les modules MOD-AT-MINE-SYM-S5 et CRIST-S5. Il s’articule autour des aspects suivants :
- la synthèse de matériaux solides (poudres cristallisées, céramiques, verres) selon les méthodes
classiques utilisées en chimie du solide.
- l’analyse chimique par différentes méthodes de dosage quantitatif des matériaux synthétisés.
- la caractérisation de leurs propriétés structurales (diffraction par les rayons X) et physiques
(magnétisme, conductivité …) ainsi qu’une étude spectroscopique de complexes de métaux de
transition.
Pré́ -requis :
• Notions de chimie minérale vue en L1-L2 ainsi qu'en MOD-AT-MINE-SYM-S5
Evaluation :
• Comptes-rendus de TP noté à chaque séance
• Contrôle continu
Contenu détaillé :
• Cours : (8h CM)
o Méthodes préparatoires en chimie du solide : corrélation méthode de
synthèse-structure-propriétés-performances, synthèses à l’état solide,
réactions gaz sur solide, synthèses par voie humide, synthèses sous
pression, chimie douce, méthodes de cristallogenèse.
• TP : (44h TP)
o Préparation sous courant gazeux, étude structurale par isotypie et analyse
quantitative (gravimétrie, potentiométrie, complexométrie) d’un oxyhalogénure.
o Synthèse à l’état solide, analyse chimique (gravimétrie, volumétrie) et
o
o
o
o
caractérisation magnétique d’une ferrite.
Elaboration par co-précipitation et caractérisation structurale et morphologique
(diffraction des rayons X) d’une zircone stabilisée avec étude du diagramme de
phases correspondant.
Synthèse d’un verre fluorescent, mesure de densité et dosage chimique de l’ion
terre rare.
Caractérisation d’un verre phosphaté (ATD-ATG).
Dosages de traces de métaux de transition dans un laiton (iodométrie,
spectroscopie d’absorption atomique).
o Synthèse à l’état solide et par co-précipitation et étude structurale (diffraction
des rayons X) de spinelles – propriétés magnétiques.
o Caractérisations structurales et électriques d’oxydes ; influence d’un dopage sur
ces propriétés.
o Etude des propriétés magnétiques de différents complexes d’éléments de
transition.
o Etude spectroscopique de complexes de métaux de transition.
Compétences :
• Connaître et savoir expérimenter différentes méthodes de synthèse des matériaux
• Savoir choisir la méthode de synthèse la plus appropriée en fonction des propriétés
souhaitées
• Caractériser les matériaux : propriétés chimiques, structurales et physiques
Bibliographie :
• Anthony R. WEST, Solid State Chemistry and its applications, Wiley (2001)