Fiches de cours

Matériaux: de la chimie aux propriétés

MSE-101(a)

Enseignant(s) :

Klok-Lermann Eva
Michaud Véronique

Langue:

Français

Résumé

Ce cours permet l'acquisition des notions essentielles relatives à la structure de la matière, aux équilibres et à la réactivité chimique en liaison avec les propriétés mécaniques, thermiques, électriques, magnétiques et optiques des matériaux.

Contenu

Les principaux thèmes traités dans ce cours sont les suivants:
' Historique et aperçu des différentes fonctions attendues des matériaux: Les différentes classes de matériaux (métaux, céramiques, verres, polymères et élastomères) sont rapidement décrites dans leurs contextes historique et fonctionnel.
' Aspects atomistiques, liaisons chimiques et structure des matériaux: À partir des liaisons atomiques, nous voyons comment la matière s'organise à différents niveaux structurels : microstructure, grains, défauts.
' Propriétés mécaniques: Quelles que soient les applications envisagées, les matériaux doivent posséder certaines propriétés mécaniques. Après l'introduction des notions de déformations élastique et plastique, les propriétés des matériaux telles que résistance, ductilité, ténacité, dureté, fatigue, usure sont décrites.
' Propriétés thermiques des matériaux: La dilation des matériaux ainsi que leurs propriétés thermiques telles que conductibilité thermique, chaleur spécifique et chaleur latente de transformation sont présentées.

' Principes de la thermodynamique: énergie interne, enthalpie de transformation, enthalpie libre, grandeurs intensives et extensives.

' Les réactions chimiques: les équilibres, les produits de solvatation, les réactions acide/base, calcul de pH, électrochimie: les réactions d'oxydo-réduction, les piles et l'électrolyse.

' La cinétique chimique: vitesse de réaction, loi de vitesse, loi d'Arrhénius.
' Diagrammes de phases et transformations des matériaux: Les matériaux évoluent au cours de leur élaboration et de leur utilisation. La notion d'équilibre thermodynamique, les aspects cinétiques de leurs transformations sont revus avec leur application aux matériaux.
' Propriétés électriques, magnétiques et optiques: Dans de nombreuses applications, les propriétés fonctionnelles des matériaux, dernier sujet traité dans ce cours, sont essentielles pour la microélectronique, la microtechnique, l'horlogerie, l'ingénierie biomédicale, etc.

Mots-clés

Matériaux : Microstructures, Propriétés, Applications, Transformations

Chimie: structure électronique des atomes, liaisons chimiques, thermodynamique, équilibres, acides et bases, oxydoréduction, cinétique chimique.

Compétences requises

Cours prérequis obligatoires

Cours de physique et de chimie de la maturité ou équivalent
Cours de mathématiques de la maturité ou équivalent

Concepts importants à maîtriser


Lois élémentaires (niveau maturité) de la chimie et de la physique, mécanique, de l'électricité, de l'optique et des ondes.

Acquis de formation

A la fin de ce cours l'étudiant doit être capable de:

Compétences transversales

Méthode d'enseignement

Ex cathedra/séances d'exercices

Travail attendu

Il est nécessaire pour réussir le cours de: (1) lire les pages indiquées dans le livre avant le cours ou regarder les vidéos recommandées; (2) assister au cours et prendre des notes complémentaires; (3) FAIRE LES EXERCICES et vérifier les solutions obtenues avec le corrigé distribué la semaine suivante.

Méthode d'évaluation

Examen écrit

Encadrement

Office hours Oui
Assistants Oui
Forum électronique Non
Autres Présence des enseignants pendant les séances d'exercices pour réponses aux questions.

Ressources

Bibliographie

Materials : Engineering science, processing and designM. Ashby, H. Shercliff, D. Cebon,
Butterworth-Elsevier, 2007. Traduction française, Matériaux: science, ingénierie, procédés et conception. L.Deillon, M. Rappaz, Presses Polytechniques Universitaires Romandes, 2013

Chimie générale (livre 1) et chimie des solutions (livre 2) de John W. Hill, Ralph H. Petrucci, Terry W. McCreary et Scott S. Perry, éditions du renouveau pédagogique inc. 2008

Ressources en bibliothèque
Polycopiés

Transparents du cours disponibles sur Moodle

Préparation pour

Tous les cours de base en mécanique des matériaux, pour le cours de métaux et alliages, de phénomènes de transfert.

Dans les plans d'études

    • Semestre
       Automne
    • Forme de l'examen
       Ecrit
    • Coefficient
      5
    • Matière examinée
      Matériaux: de la chimie aux propriétés
    • Cours
      3 Heure(s) hebdo x 14 semaines
    • Exercices
      2 Heure(s) hebdo x 14 semaines
    • Exercices
      2 Heure(s) hebdo x 14 semaines

Semaine de référence

 LuMaMeJeVe
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9-10     
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11-12    
12-13     
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