M2 - Chimie des matériaux (MAT P1)

La substitution des matériaux d’origine pétrolière est un enjeu de plus en plus important tant au point de vue technologique qu’économique. Ce module permet d’acquérir des compétences dans le domaine des agropolymères, des polymères biosourcés, des matériaux dégradables et des biocomposites. Les nouvelles voies de synthèse plus respectueuses de l’environnement seront présentées de manière à préparer des polymères dégradables synthétiques

La dégradation, la biodégradation et la recyclabilité de polymères seront également abordées

Volumes horaires* :

            CM : 11CM

            TD : 9 TD

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L’élaboration des matériaux fait intervenir de nombreux phénomènes couplés, dont certains sont liés à la nature des matériaux et à leurs propriétés intrinsèques, d’autre aux procédés mis en œuvre lors des opérations de transformations de la matière et/ou de l’énergie. La morphogénèse est donc le fruit de mécanismes interdépendants, couplés, dont les cinétiques relatives vont conduire à une structure ou une autre. La maîtrise et le contrôle de ces mécanismes couplés requiert une bonne connaissance de la dynamique de transformation des matériaux eux-mêmes ainsi qu’une description précise des phénomènes de transfert, transport mis en œuvre dans le procédé. L’intégration dans l’environnement réactif sera abordée en fin d’UE.

Volumes horaires* :

            CM : 11

            TD : 9

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L’une des grande problématique lié à l’utilisation des différents matériaux dans notre vie quotidienne est leur durabilité et donc leur dégradation. Nous aborderons dans ce cours les enjeux lié à la durabilité des matériaux (ressources, réserves, criticité des matériaux, …) ainsi que les méthodologies d’étude de la durabilité (types de vieillissements surface/volume, extrapolation temporelle, multi-échelle, combinaison d’effets, représentation expérimentale et validation industrielle). Ceci permettra ensuite de modélisé la cinétique du vieillissement à partir de différents modèles.

Les différents types de dégradation touchant les polymères seront ensuite analysés.

Enfin le vieillissement de différents types de matériaux sera illustré par différentes études de cas concrets (bétons, céramique, métaux et élastomère).

Volumes horaires* :    11h CM :

                                    9h TD

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Les matériaux employés pour l’habitat et la voirie présentent des caractéristiques et des propriétés variées (durabilité, résistance mécanique, isolation thermique et acoustique) leur permettant de s’adapter aux caractéristiques, aux conditions de mise en œuvre ou encore au coût, fixés par un cahier des charges spécifique. Cette UE permet de donner les notions de base sur différents types de matériaux utilisés pour l’habitat (bétons, plâtre, peintures, adhésifs…) et la voirie (bitumes) en termes de préparation, formulation et mise en œuvre. Pour chacun des matériaux présentés, des approches innovantes permettant de réduire leur empreinte écologique tout en maintenant leurs performances seront également décrites.

Volumes horaires* :

            CM : 11

            TD : 9

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Les principes qui régissent les filières d’exploitation de l’énergie thermique sont abordés dans le cadre de cette UE. Après une présentation des enjeux technologiques et des perspectives qui sont associés à la conversion thermoélectrique et au stockage thermochimique, l'accent est mis en particulier sur la conception et l’élaboration de matériaux fonctionnels pour la conversion directe de l’énergie thermique en électricité et pour le stockage de l’énergie thermique par sorption.

Volumes horaires* :

            CM : 11 H

            TD : 9 H

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Cette unité d’enseignement est dédiée à la présentation des matériaux et nanomatériaux destinés à une utilisation dans le domaine biomédical (imagerie, thérapie, implants, etc.). Il s’agit de donner une image représentative des problématiques de la santé où les matériaux et nanomatériaux jouent un rôle indispensable dans le diagnostic, la thérapie, et le bien-être. Les stratégies de développement des matériaux et nanomatériaux du futur seront également abordées.

Les prérequis pour l’élaboration de matériaux pour la santé et leurs comportement/interaction avec un organisme vivant seront explicités. Des exemples de matériaux et nanomatériaux inorganiques (nanoparticules inorganiques, divers matériaux pour les implants…), organiques (polymères, liposomes, etc.) et d’origine biologique utilisés en tant qu’agents de contraste pour divers types d’imagerie, en tant qu’agents thérapeutiques, ou en tant qu’implants seront présentés.

L’UE comporte des enseignements dispensés en cours magistraux et en travaux dirigés. 

Volumes horaires* :

            CM : 11

            TD : 9

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Cette unité d’enseignement aborde les différents aspects du cycle du cycle du combustible actuel et des cycles nucléaires futurs. Seront successivement abordées les notions relevant de l’amont du cycle (ressources minérales, extraction et purification de l’uranium, enrichissement isotopique), du passage des combustibles au sein des réacteurs nucléaires puis de l’aval du cycle (retraitement des combustibles usés, recyclage des matières valorisables et refabrication de combustibles, gestion des déchets nucléaires ultimes). Suivront alors plusieurs aspects relevant des cycles des combustibles nucléaires du futur, notamment l’utilisation de ressources non conventionnelles, les concepts de séparation poussée et le développement des réacteurs de quatrième génération.

Volumes horaires* :

            CM : 15h

            TD : 5h

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La métallurgie regroupe l’ensemble des industries et techniques qui assurent la transformation des métaux.

Volumes horaires* :

            CM : 11

            TD : 9

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Cette UE abordera les principales technologies membranaires conventionnelles en milieux liquide et gaz. Concernant le milieu liquide, seront principalement décrites les technologies baromembranaires telles que la microfiltration, l'ultrafiltration, la nanofiltration et l'osmose inverse mais aussi celles reposant sur des gradients de potentiel électrochimique (électro désionisation) ou de température (distillation membranaire). En complément, la perméation gazeuse et la pervaporation pour la séparation des gaz et/ou vapeurs seront également présentées. Pour toutes les technologies, la question du choix des matériaux membranaires adaptés sera abordée et des exemples représentatifs de domaines d’utilisation appropriés (en lien avec les problématiques environnementales et énergétiques actuelles) seront donnés.

Volumes horaires* :

            CM : 11h

            TD : 9h

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Ce cours traitera principalement du contexte énergétique et des méthodes de conversion et de stockage de l’énergie, du développement historique des technologies de conversion et de stockage électrochimique de l’énergie et des applications modernes, ainsi que des mécanismes électrochimiques. Des liens seront enfin tissés entre les technologies modernes de conversion et stockage de l’énergie et les enjeux sociétaux actuels.

Volumes horaires* :

            CM : 11

            TD : 9

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Cet enseignement consiste en une étude approfondie d'un problème ou d'un sujet choisi qui est lié à la chimie des matériaux pour les trois orientations ciblées du parcours : développement durable, santé et ingénierie des membranes. Cela peut prendre la forme d'une étude en recherche, développement ou analyse à l’échelle du laboratoire ou dans une entreprise. Les étudiants vont travailler en petits groupes – projets. Ils vont choisir leur sujet, définir le but, les objectifs et les moyens sous la direction d’un tuteur. Le but final est de développer un produit/méthodologie en utilisant les connaissances de synthèse et analyses déjà acquise pour préparer les stages qui auront lieu en S8.  

Volumes horaires* :

            CM : 6h

            TD : 6h

            TP : 16h

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Les matériaux membranaires se divisent usuellement en deux familles que sont d’une part les membranes polymères, et d’autre part les membranes inorganiques (ou céramiques). Chacune de ces familles constituera une partie de cette UE. La première partie sera consacrée à la conception de membranes polymères. Dans cette partie, nous aborderons principalement les techniques de préparation par inversion de phase (NIPS, VIPS, TIPS) avec une ouverture sur la recherche et l’innovation (SNIPS, aquaporine…). En complément, seront décrits les additifs (notamment les agents porogènes et hydrophilisants), qui jouent un rôle important dans les approches par inversion de phase, et seront présentées les différentes voies de modifications chimiques des membranes post-synthèses. La seconde partie sera consacrée à la conception de membranes inorganiques. Dans cette partie, nous présenterons d'une part les procédés en voie humide, à savoir les principales méthodes de dépôt de films liquides (dip-coating, spin-coating, pulvérisation, tape-casting, sérigraphie-sérigravure) et de dépôt à partir de solutions (procédés électrolytiques ou chimiques) ou de suspensions (électrophorèse, Langmuir-Blodgett), et d'autre part les procédés en voie sèche (techniques PVD (évap. et pulvé.), techniques CVD (thermique, PECVD et ALD), MBE, traitement de surface). Enfin, comme illustration des deux familles de membranes, nous traiterons d'études de cas sur des applications membranaires, dans le domaine de l'emballage notamment.

Volumes horaires* :

            CM : 11h

            TD : 9h

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Il est indispensable à l’heure actuelle de concevoir des produits  respectueux de l’environnement tout au long de leur cycle de vie. Il est communément admis qu’au fur et à mesure des étapes de fabrication d’un produit, les choix techniques se rétrécissent et les possibilités de réduire les impacts environnementaux s’amoindrissent d’autant. C’est donc dès le départ, c’est-à-dire à la conception du produit, qu’il faut intégrer l’environnement.

La méthode est basée sur l’analyse de vie d’un produit. Elle tient compte de facteurs comme :

• Le choix des matériaux et matières premières
• Les technologies mises en œuvre lors de la fabrication, de l’utilisation, de l’entretien du produit et lors de son traitement en tant que déchet.
• La durée de vie du produit et la possibilité de valoriser les matières en fin de vie (recyclage, etc.).
• L’analyse du comportement des utilisateurs.

Volumes horaires* :

            CM :11h

            TD :9h

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Il s’agit d’un cours magistral, destiné principalement au étudiants en formation matériaux et développement durable. Il présente le rôle joué par la catalyse hétérogène dans le développement d’une chimie propre et dans la dépollution des effluents gaz/liquides. Les notions de base de la catalyse hétérogène, ainsi que les principales familles des matériaux catalytiques seront discutées.  

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• Mécanismes de transport dans les solides,
• Spectroscopie d’impédance complexe
• Systèmes électrochimiques à électrolyte solide,
• Application en électrochimie solide : énergie et environnement (Piles, Accumulateurs, Capteurs, Electrochromes…)

Volumes horaires* :

            CM : 11H

            TD : 9H

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Ce stage de fin d’études en Master 2 est destiné à mettre l'étudiant dans une situation préprofessionnelle, dans un laboratoire de recherche académique ou un laboratoire de recherche et développement industriel, en France ou à l'étranger.  

L’étudiant recherchera une équipe d’accueil en milieu académique dans les instituts du Pôle Chimie de l’Université de Montpellier (ICGM, IEM, IBMM…), dans des laboratoires académiques hors de l’Université de Montpellier (en France ou à l’étranger) ou en secteur privé travaillant dans le domaine des matériaux. Le projet de recherche sur lequel travaillera l’étudiant aura été au préalable validé par l’équipe pédagogique de manière à s’assurer que le sujet de stage est en lien avec les enseignements du master, les compétences et expertises acquises lors des semestres antérieurs et des unités d’enseignement suivis en particulier au semestre 9 selon l’orientation choisie. Par ailleurs, l’équipe pédagogique s’assurera  que le stage se déroulera dans un environnement et avec des moyens adéquats.

Ce stage d’une durée de 5 à 6 mois pourra débuter à partir de mi-janvier après la session d’examen et ne pourra excéder 6 mois au semestre 10.

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La substitution des matériaux d’origine pétrolière est un enjeu de plus en plus important tant au point de vue technologique qu’économique. Ce module permet d’acquérir des compétences dans le domaine des agropolymères, des polymères biosourcés, des matériaux dégradables et des biocomposites. Les nouvelles voies de synthèse plus respectueuses de l’environnement seront présentées de manière à préparer des polymères dégradables synthétiques

La dégradation, la biodégradation et la recyclabilité de polymères seront également abordées

Volumes horaires* :

            CM : 11CM

            TD : 9 TD

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Connaissance des grandes familles de polymères utilisés dans le domaine biomédical.

1) Spécificité des polymères pour applications biomédicales et grandes familles de polymères utilisés

2) Description des familles d’applications

3) Discussion sur la notion de synthèse et relation structure/propriétés/cahier des charges

Volumes horaires* :

CM :  15 H

TD :   5 H

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Cette unité d’enseignement est dédiée à la présentation des matériaux et nanomatériaux destinés à une utilisation dans le domaine biomédical (imagerie, thérapie, implants, etc.). Il s’agit de donner une image représentative des problématiques de la santé où les matériaux et nanomatériaux jouent un rôle indispensable dans le diagnostic, la thérapie, et le bien-être. Les stratégies de développement des matériaux et nanomatériaux du futur seront également abordées.

Les prérequis pour l’élaboration de matériaux pour la santé et leurs comportement/interaction avec un organisme vivant seront explicités. Des exemples de matériaux et nanomatériaux inorganiques (nanoparticules inorganiques, divers matériaux pour les implants…), organiques (polymères, liposomes, etc.) et d’origine biologique utilisés en tant qu’agents de contraste pour divers types d’imagerie, en tant qu’agents thérapeutiques, ou en tant qu’implants seront présentés.

L’UE comporte des enseignements dispensés en cours magistraux et en travaux dirigés. 

Volumes horaires* :

            CM : 11

            TD : 9

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Dans cet enseignement sont abordés les différents outils moléculaires ou supramoléculaires permettant la vectorisation et la délivrance de principes actifs selon le type de cellules ou d’organites intracellulaires ciblés. Les interactions ligands récepteurs seront traitées de même que les méthodes de préparation et d’activation des conjugués. Des exemples de médicaments seront présentés.

Volumes horaires* :

CM :  15 H

TD :   5 H

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Cette unité d’enseignement est dédiée à la présentation des matériaux et nanomatériaux inorganiques destinés à une utilisation dans le domaine biomédical (imagerie, thérapie, implants). Cette UE est l’approfondissement des connaissances acquises dans l’UE HAC930C (Développement des matériaux pour la santé). Il s’agit de développer les problématiques de santé et les matériaux et nanomatériaux inorganiques dans le diagnostic, la thérapie et le bien-être. Les stratégies de développement des matériaux et nanomatériaux inorganiques du futur basées sur la théragnostique et la multifonctionalité, et les matériaux intelligents seront également abordés.

L’UE comporte des enseignements dispensés en cours magistraux, et en travaux dirigés. Un projet en groupe sur l’étude (théorique) d’un matériau ou de nanomatériaux inorganiques pour la santé sera proposé aux étudiants

Volumes horaires* :

            CM : 11

            TD : 9

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Cette unité d’enseignement est dédiée à l’acquisition de notions liées aux dispositifs médicaux et les biomatériaux. L’UE comporte les enseignements dispensés de manière classique en cours magistraux et en travaux dirigés ainsi que les enseignements interactifs en Learning Lab pour les problématiques de l’innovation dans les dispositifs médicaux. 

CM : 3 HCM

TD : 5HTD

12H CM-TD Learning Lab

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Cet enseignement consiste en une étude approfondie d'un problème ou d'un sujet choisi qui est lié à la chimie des matériaux pour les trois orientations ciblées du parcours : développement durable, santé et ingénierie des membranes. Cela peut prendre la forme d'une étude en recherche, développement ou analyse à l’échelle du laboratoire ou dans une entreprise. Les étudiants vont travailler en petits groupes – projets. Ils vont choisir leur sujet, définir le but, les objectifs et les moyens sous la direction d’un tuteur. Le but final est de développer un produit/méthodologie en utilisant les connaissances de synthèse et analyses déjà acquise pour préparer les stages qui auront lieu en S8.  

Volumes horaires* :

            CM : 6h

            TD : 6h

            TP : 16h

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Les matériaux membranaires se divisent usuellement en deux familles que sont d’une part les membranes polymères, et d’autre part les membranes inorganiques (ou céramiques). Chacune de ces familles constituera une partie de cette UE. La première partie sera consacrée à la conception de membranes polymères. Dans cette partie, nous aborderons principalement les techniques de préparation par inversion de phase (NIPS, VIPS, TIPS) avec une ouverture sur la recherche et l’innovation (SNIPS, aquaporine…). En complément, seront décrits les additifs (notamment les agents porogènes et hydrophilisants), qui jouent un rôle important dans les approches par inversion de phase, et seront présentées les différentes voies de modifications chimiques des membranes post-synthèses. La seconde partie sera consacrée à la conception de membranes inorganiques. Dans cette partie, nous présenterons d'une part les procédés en voie humide, à savoir les principales méthodes de dépôt de films liquides (dip-coating, spin-coating, pulvérisation, tape-casting, sérigraphie-sérigravure) et de dépôt à partir de solutions (procédés électrolytiques ou chimiques) ou de suspensions (électrophorèse, Langmuir-Blodgett), et d'autre part les procédés en voie sèche (techniques PVD (évap. et pulvé.), techniques CVD (thermique, PECVD et ALD), MBE, traitement de surface). Enfin, comme illustration des deux familles de membranes, nous traiterons d'études de cas sur des applications membranaires, dans le domaine de l'emballage notamment.

Volumes horaires* :

            CM : 11h

            TD : 9h

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Cette UE abordera les principales technologies membranaires conventionnelles en milieux liquide et gaz. Concernant le milieu liquide, seront principalement décrites les technologies baromembranaires telles que la microfiltration, l'ultrafiltration, la nanofiltration et l'osmose inverse mais aussi celles reposant sur des gradients de potentiel électrochimique (électro désionisation) ou de température (distillation membranaire). En complément, la perméation gazeuse et la pervaporation pour la séparation des gaz et/ou vapeurs seront également présentées. Pour toutes les technologies, la question du choix des matériaux membranaires adaptés sera abordée et des exemples représentatifs de domaines d’utilisation appropriés (en lien avec les problématiques environnementales et énergétiques actuelles) seront donnés.

Volumes horaires* :

            CM : 11h

            TD : 9h

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Ce stage de fin d’études en Master 2 est destiné à mettre l'étudiant dans une situation préprofessionnelle, dans un laboratoire de recherche académique ou un laboratoire de recherche et développement industriel, en France ou à l'étranger.  

L’étudiant recherchera une équipe d’accueil en milieu académique dans les instituts du Pôle Chimie de l’Université de Montpellier (ICGM, IEM, IBMM…), dans des laboratoires académiques hors de l’Université de Montpellier (en France ou à l’étranger) ou en secteur privé travaillant dans le domaine des matériaux. Le projet de recherche sur lequel travaillera l’étudiant aura été au préalable validé par l’équipe pédagogique de manière à s’assurer que le sujet de stage est en lien avec les enseignements du master, les compétences et expertises acquises lors des semestres antérieurs et des unités d’enseignement suivis en particulier au semestre 9 selon l’orientation choisie. Par ailleurs, l’équipe pédagogique s’assurera  que le stage se déroulera dans un environnement et avec des moyens adéquats.

Ce stage d’une durée de 5 à 6 mois pourra débuter à partir de mi-janvier après la session d’examen et ne pourra excéder 6 mois au semestre 10.

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