Contenu des enseignements du Master2


Master 2 Matériaux multifonctionnels - 3e semestre
Responsable : Larbi Ammor

Master 2 Matériaux multifonctionnels - 3e semestre   VOLUME HORAIRE ETUDIANT
UE Coef. ECTS CM TD TP TOTAL
• Solvants / Electrolytes (20 h) :
Solvant, sels et milieux électrolytiques
propriétés physicochimiques et thermodynamiques des électrolytes
Electrochimie fondamentale et applique aux électrolytes
Electrolytes pour dispositifs de stockage de l'énergie (batteries,supercondensateurs, Piles à Combustible, …)
Liquides ioniques, synthèse, physicochimie, thermodynamique et applications aux NTE

• Surfaces et interfaces (20 h) :
Interfaces dans les systèmes polyphasiques
Interfaces liquide /liquide, Interfaces Solide / liquide, Interfaces solide gaz
Systèmes polydispersés, émulsion
Phénomènes de surface
tension superficielle
mouillabilité et angle de contact
adsorption
Thermodynamique des interfaces chargées
origine des charges de surface
Modèles et application
Electrode / electrolytes

•Matériaux organiques conjugués (20 h)
Structures chimiques des différents polymères et architectures conjugués
Notion de dopage
Propriétés électriques et diagrammes de bandes des semiconducteurs organiques
Electropolymérisation et synthèses chimiques
Caractérisations électrochimiques et physico-chimiques
Nanocomposites-Nanostructures
Application aux dispositifs électrochromes organiques, actionneurs, biocapteurs,...

• Matériaux pour l'énergie (20 h)
Matériaux d'électrode à base de carbone : structure et propriétés :
Graphite, carbone amorphe, carbone activé, carbone vitreux
Matériaux d'électrode à base de métaux de transitions : structure et propriétés :
- Membranes polymères synthèse et propriétés:
- Membranes conductrices ioniques
- Membranes micro-poreuses
- Organisation des polymères en milieu solvant

Compétences acquises : Maîtrise de la synthèse et des techniques de caractérisations des matériaux et des électrolytes
Electrolytes, interfaces et matériaux
UE 1 3 5 24 16 40 80
• Batteries (20 h)
- Objectif : approche R & D de la technologie au lithium (Li-ion, Li-air, ...)
- séparateur
- électrolytes liquides, gélifiés et solides
- matériaux d'électrode
- modélisation des phénomènes de transport
- sécurité, cyclages et performances

• Supercondensateurs (20 h)
- Théorie de la double couche électrochimique (rappels sur l'établissement d'un potentiel d'électrode, état chargé, état déchargé, Capacitance et pseudocapacitance)
- Configuration et paramètres caractéristiques (technique potentiométrique et ampérométrique pour l'étude des supercondensateurs, courbes de charge et décharges, cyclage, quantité de charge, capacitance, capacité spécifique, énergie, puissance, cyclabilité, diagramme de Ragone, équation de Pukert)
- La spectroscopie d'impédance électrochimique appliquée à l'étude des supercondensateurs (étude des interfaces électrochimiques, mesure de la résistance série, circuit équivalent, capacitance)
- Les matériaux d'électrodes (carbones et nanotube de carbone, oxydes métalliques, polymères conducteurs, composites)
- Etude de quelques dispositifs : Carbone-Carbone, polymère conducteurs, oxydes métalliques...
- Les dispositifs hybrides
- Les électrolytes spécifiques (polyélectrolytes, électrolytes solides, liquide ionique, électrolytes gélifiés...)

• Photovoltaïque organique, diodes électroluminescentes organiques, électronique organique (20 h)
- Les différentes configurations de dispositifs tout organiques (bicouches, hétérojonctions volumiques, doubles câbles, copolymères à blocs...
- Les cellules solaires hybrides solides à colorants (à électrolyte liquide, tout solide)
- Principe de fonctionnement et configuration des OLEDs, technologie d'élaboration de dispositifs, les matériaux utilisés
- Transistors organiques
- Electronique moléculaire

• Dispositifs électrochromes (10h)
- Configuration multicouches
- Les oxydes électrochromes
- Vitesse de commutation, efficacité électrochrome, effet mémoire,...
- Vieillissement, cyclabilité
- Les dispositifs hybrides organiques/inorganiques
- Les applications

• Piles à combustible (10 h)
- Rappel sur les PAC
- Approfondissement sur les piles à combustibles de type PEMFC, SOFC, DMFC
- Structure d'une AME, polarisation, rendement, gestion de l'eau
- Electrode, membranes, catalyseurs
- Gestion des gaz, GDL, reformage
- Industrie, prototype et réalité commerciale

Compétences acquises : connaissances approfondies des dispositifs de stockage et de conversion de l'énergie (chimique ou solaire) et des dispositifs électro-optiques. Connaissances approfondies des matériaux entrant dans la composition de ces technologies.
Dispositifs pour l'énergie
UE 2 3 5 27 53 - 80
• Matériaux pour l'optique (36 h)
Le dioptre : du milieu continu à l'échelle atomique, Réflexion et transmission d'une lame mince, Interférences, Application aux systèmes multicouches, Théorie de la réponse diélectrique d'un milieu homogène, Conductivité optique, Application de la spectroscopie optique à la caractérisation de matériaux, Spectroscopie optique, Spectroscopie vibrationnelles

• Physico-Chimie des oxydes Composés solides non stochiométriques (14 h)
Propriétés diélectriques, piezzoélectriques, ferroélectriques, des matériaux oxydes (ex. :  BST, PZT...), Généralités des phénomènes de non stoechiométrie dans les solides, Domaine de non stoechiométrie par création de lacunes , Non stoechiométrie par intercroissances , Non stoechiométrie par insertions , Phase à cisaillements , Supraconducteurs à haute température critique

Compétences acquises : connaissances approfondies des matériaux exploités principalement dans les industries optiques et micro-électroniques et expérimentation des techniques de spectroscopies optique et vibrationnelle
Matériaux inorganiques
UE 3 3 5 15 14 21 50
• Dépôts voie liquide, Gaz Plasma (40 h)
Méthodes par voie liquide et sol-gel, Dépôt en phase vapeur, Dépôt par voie plasma, Ablation laser, Couches d'oxydes, Films polymères, Spectroscopies vibrationnelles (réflexion et rétrodiffusion), Microscopie électronique à balayage, Microscopie en champ proche

• Mémoires non-volatiles à basse consommation: Matériaux et technologies (26 h)
Stockage magnétique (électronique de spin, disques durs, MRAM), Mémoires ferroélectriques et a changement de phase, Techniques de structuration des composants en salle blanche

Compétences acquises : Connaissances approfondies en méthodes de dépôts de couches minces. Expérimentation des techniques approfondies d'élaboration de matériaux en films et couches minces et des techniques avancées de caractérisation de matériaux
Matéraux en couches minces
UE 4 3 5 19 11 36 66
• Matériaux semi-conducteurs (10h)
Physique des composants semi-conducteurs, gravure plasma, implantation ionique, la conversion photovoltaïque.

• Matériaux pour la conversion thermoélectrique (17h)
Introduction à la conversion thermoélectriques, description des phénomènes thermoélectriques, matériaux thermoélectriques, caractérisation d'un module Peltier, détermination d'un facteur de mérite

• Matériaux Piézoélectriques (10h)
La piézoélectricité : principe et équations constitutives ; Les différents types de matériaux piézoélectriques et ferroélectriques (monocristaux, céramiques, polymères, composites) : constitution, propriétés et caractérisation ; Panorama des applications de la piézoélectricité ; Les transducteurs ultrasonores piézoélectriques ; Applications médicales des ultrasons

• Matériaux supraconducteurs (21h)
Comportements magnétique des supraconducteurs, les supraconducteurs à haute température critique Tc, structures des cuprates, les différentes méthodes d'élaboration des matériaux supraconducteurs monocristallins (diagramme de phase), les applications des supraconducteurs, Microscopie électronique à transmission

Compétences acquises : connaissances approfondies des matériaux exploités principalement dans les industries de la microélectronique (leur élaboration et leurs applications), dans le domaine de la transformation d'énergie thermique en énergie électrique et vice versa (ex : les générateurs thermoélectriques et les refroidisseurs Peltier).
Matériaux pour les nouvelles technologies
UE 5 3 5 18 17 23 58
Aspects juridiques et économiques de l'entreprise
Communication et management des ressources humaines

Anglais technologique
Ressources humaines
Projet
Insertion professionnelle

Compétences acquises : sensibilisation au contexte économique, relationnel et juridique pertinent pour le développement industriel des matériaux, de la maintenance industrielle, et de leur place dans le secteur économique.
Culture Industrielle
UE 6 3 5 21 39 16 76
Total (hors options et UEL) - 18 30 124 150 136 410



Master 2 Matériaux multifonctionnels - 4e semestre
Responsable : Larbi Ammor

Master 2 Matériaux multifonctionnels - 4e semestre   VOLUME HORAIRE ETUDIANT
UE Coef. ECTS CM TD TP TOTAL
Soit en entreprise pour une finalité professionnelle
Soit dans un laboratoire de recherche ou de R&D pour une finalité recherche

Durée de 4 à 6 mois
Stage
UE 10 18 30 - - - 0
Total (hors options et UEL) - 18 30 0 0 0 0



Détail des unités d'enseignements


UE 1 - Electrolytes, interfaces et matériaux : Solvants / Electrolytes (20 h) :. Solvant, sels et milieux électrolytiques. propriétés physicochimiques et thermodynamiques des électrolytes. Electrochimie fondamentale et applique aux électrolytes. Electrolytes pour dispositifs de stockage de l'énergie (batteries,supercondensateurs, Piles à Combustible, …). Liquides ioniques, synthèse, physicochimie, thermodynamique et applications aux NTE. Surfaces et interfaces (20 h) :. Interfaces dans les systèmes polyphasiques. Interfaces liquide /liquide, Interfaces Solide / liquide, Interfaces solide gaz. Systèmes polydispersés, émulsion. Phénomènes de surface. tension superficielle. mouillabilité et angle de contact. adsorption. Thermodynamique des interfaces chargées. origine des charges de surface. Modèles et application. Electrode / electrolytes. Matériaux organiques conjugués (20 h). Structures chimiques des différents polymères et architectures conjugués. Notion de dopage. Propriétés électriques et diagrammes de bandes des semiconducteurs organiques. Electropolymérisation et synthèses chimiques. Caractérisations électrochimiques et physico-chimiques. Nanocomposites-Nanostructures. Application aux dispositifs électrochromes organiques, actionneurs, biocapteurs,.. Matériaux pour l'énergie (20 h). Matériaux d'électrode à base de carbone : structure et propriétés :. Graphite, carbone amorphe, carbone activé, carbone vitreux. Matériaux d'électrode à base de métaux de transitions : structure et propriétés :. - Membranes polymères synthèse et propriétés:. - Membranes conductrices ioniques. - Membranes micro-poreuses. - Organisation des polymères en milieu solvant. Compétences acquises : Maîtrise de la synthèse et des techniques de caractérisations des matériaux et des électrolytes

UE 2 - Dispositifs pour l'énergie : Batteries (20 h). - Objectif : approche R & D de la technologie au lithium (Li-ion, Li-air, ..). - séparateur. - électrolytes liquides, gélifiés et solides. - matériaux d'électrode. - modélisation des phénomènes de transport. - sécurité, cyclages et performances . Supercondensateurs (20 h). - Théorie de la double couche électrochimique (rappels sur l'établissement d'un potentiel d'électrode, état chargé, état déchargé, Capacitance et pseudocapacitance). - Configuration et paramètres caractéristiques (technique potentiométrique et ampérométrique pour l'étude des supercondensateurs, courbes de charge et décharges, cyclage, quantité de charge, capacitance, capacité spécifique, énergie, puissance, cyclabilité, diagramme de Ragone, équation de Pukert). - La spectroscopie d'impédance électrochimique appliquée à l'étude des supercondensateurs (étude des interfaces électrochimiques, mesure de la résistance série, circuit équivalent, capacitance). - Les matériaux d'électrodes (carbones et nanotube de carbone, oxydes métalliques, polymères conducteurs, composites). - Etude de quelques dispositifs : Carbone-Carbone, polymère conducteurs, oxydes métalliques.. - Les dispositifs hybrides. - Les électrolytes spécifiques (polyélectrolytes, électrolytes solides, liquide ionique, électrolytes gélifiés..). Photovoltaïque organique, diodes électroluminescentes organiques, électronique organique (20 h). - Les différentes configurations de dispositifs tout organiques (bicouches, hétérojonctions volumiques, doubles câbles, copolymères à blocs.. - Les cellules solaires hybrides solides à colorants (à électrolyte liquide, tout solide). - Principe de fonctionnement et configuration des OLEDs, technologie d'élaboration de dispositifs, les matériaux utilisés. - Transistors organiques. - Electronique moléculaire. Dispositifs électrochromes (10h). - Configuration multicouches. - Les oxydes électrochromes. - Vitesse de commutation, efficacité électrochrome, effet mémoire,.. - Vieillissement, cyclabilité. - Les dispositifs hybrides organiques/inorganiques. - Les applications. Piles à combustible (10 h). - Rappel sur les PAC. - Approfondissement sur les piles à combustibles de type PEMFC, SOFC, DMFC. - Structure d'une AME, polarisation, rendement, gestion de l'eau. - Electrode, membranes, catalyseurs. - Gestion des gaz, GDL, reformage. - Industrie, prototype et réalité commerciale. Compétences acquises : connaissances approfondies des dispositifs de stockage et de conversion de l'énergie (chimique ou solaire) et des dispositifs électro-optiques. Connaissances approfondies des matériaux entrant dans la composition de ces technologies.

UE 3 - Matériaux inorganiques : Matériaux pour l'optique (36 h). Le dioptre : du milieu continu à l'échelle atomique, Réflexion et transmission d'une lame mince, Interférences, Application aux systèmes multicouches, Théorie de la réponse diélectrique d'un milieu homogène, Conductivité optique, Application de la spectroscopie optique à la caractérisation de matériaux, Spectroscopie optique, Spectroscopie vibrationnelles . Physico-Chimie des oxydes Composés solides non stochiométriques (14 h). Propriétés diélectriques, piezzoélectriques, ferroélectriques, des matériaux oxydes (ex. :  BST, PZT..), Généralités des phénomènes de non stoechiométrie dans les solides, Domaine de non stoechiométrie par création de lacunes , Non stoechiométrie par intercroissances , Non stoechiométrie par insertions , Phase à cisaillements , Supraconducteurs à haute température critique. Compétences acquises : connaissances approfondies des matériaux exploités principalement dans les industries optiques et micro-électroniques et expérimentation des techniques de spectroscopies optique et vibrationnelle

UE 5 - Matériaux pour les nouvelles technologies : Matériaux semi-conducteurs (10h). Physique des composants semi-conducteurs, gravure plasma, implantation ionique, la conversion photovoltaïque. . Matériaux pour la conversion thermoélectrique (17h). Introduction à la conversion thermoélectriques, description des phénomènes thermoélectriques, matériaux thermoélectriques, caractérisation d'un module Peltier, détermination d'un facteur de mérite . Matériaux Piézoélectriques (10h). La piézoélectricité : principe et équations constitutives ; Les différents types de matériaux piézoélectriques et ferroélectriques (monocristaux, céramiques, polymères, composites) : constitution, propriétés et caractérisation ; Panorama des applications de la piézoélectricité ; Les transducteurs ultrasonores piézoélectriques ; Applications médicales des ultrasons. Matériaux supraconducteurs (21h) . Comportements magnétique des supraconducteurs, les supraconducteurs à haute température critique Tc, structures des cuprates, les différentes méthodes d'élaboration des matériaux supraconducteurs monocristallins (diagramme de phase), les applications des supraconducteurs, Microscopie électronique à transmission. Compétences acquises : connaissances approfondies des matériaux exploités principalement dans les industries de la microélectronique (leur élaboration et leurs applications), dans le domaine de la transformation d'énergie thermique en énergie électrique et vice versa (ex : les générateurs thermoélectriques et les refroidisseurs Peltier).

UE 6 - Culture Industrielle : Aspects juridiques et économiques de l'entreprise. Communication et management des ressources humaines . Anglais technologique. Ressources humaines. Projet. Insertion professionnelle. Compétences acquises : sensibilisation au contexte économique, relationnel et juridique pertinent pour le développement industriel des matériaux, de la maintenance industrielle, et de leur place dans le secteur économique.

UE 4 - Matéraux en couches minces : Dépôts voie liquide, Gaz Plasma (40 h). Méthodes par voie liquide et sol-gel, Dépôt en phase vapeur, Dépôt par voie plasma, Ablation laser, Couches d'oxydes, Films polymères, Spectroscopies vibrationnelles (réflexion et rétrodiffusion), Microscopie électronique à balayage, Microscopie en champ proche. Mémoires non-volatiles à basse consommation: Matériaux et technologies (26 h). Stockage magnétique (électronique de spin, disques durs, MRAM), Mémoires ferroélectriques et a changement de phase, Techniques de structuration des composants en salle blanche. Compétences acquises : Connaissances approfondies en méthodes de dépôts de couches minces. Expérimentation des techniques approfondies d'élaboration de matériaux en films et couches minces et des techniques avancées de caractérisation de matériaux

UE 10 - Stage : Soit en entreprise pour une finalité professionnelle. Soit dans un laboratoire de recherche ou de R&D pour une finalité recherche. Durée de 4 à 6 mois


 

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