Elaboration des matériaux inorganiques

Informations

Langue d'enseignement : Anglais
Crédits ECTS: 6

Programme

  • Heures d'enseignement dispensées à l'étudiant : 51 heures
  • Temps de travail personnel : 103 heures

Objectifs et compétences

Objectifs :

Objectifs :

Cet enseignement est une grande UE sur l'élaboration de la matière inorganique. Une première partie traite de l’extraction de minerais et des grands procédés métallurgiques. Une seconde partie développe les différentes méthodes de synthèse de matériaux inorganiques sous forme pulvérulente, une introduction au frittage y est aussi présentée. Un focus est réalisé dans une troisième partie sur les voies innovantes de chimie douce de type sol-gel : vers des (nano)matériaux de morphologie maîtrisée. Enfin, dans une dernière partie les procédés de mise en forme sous forme de couches minces sont exposés.

Les compétences autour de l'élaboration de matériaux inorganiques sont acquises par un panachage adéquat de modalités pédagogiques : cours intégrés dans lesquels sont déclinés cours magistraux et exercices d’application et travaux pratiques.

Compétences disciplinaires principales:

Connaître les grandes classes de systèmes chimiques et matériaux et les appréhender au mieux à partir des notions de liaisons chimiques, de cristallographie…

Utiliser les principales techniques de préparation, de purification, de synthèse et d’élaboration de matériaux inorganiques.

Mettre en œuvre une démarche scientifique sur le plan expérimental et de la modélisation: reproduire voire adapter aux conditions de salle de TP un protocole expérimental de la littérature

Prérequis recommandés : aucun

Programme pédagogique :

I. Les procédés de transformation en chimie minérale: (6 séances de 1h20)

I.1-Le Procédé Bayer : Chimie de l’alumine et de l’aluminium

I.2-Le Procédé Kroll : Chimie du rutile et du titane

I.3-Les procédés de transformations et de purification de silicium : Obtention de silicium pour la chimie organique, le photovoltaique et l’électronique.

II. Synthèse et formulation de poudres inorganiques : (10 séances de 1h20)

II.1-Voies sèches pour la préparation d’oxydes: Voies en phase solide (Chamottage-Broyage), Mécanosynthèse,

II.2-Voies en solution pour la préparation d’oxydes:

Autocombustion, Pyrolyse d’un spray, Sol-Gel Pechini et voie alcoxyde, Précipitation et co-précipitation, Synthèse hydrothermale,

II.3- Des oxydes vers d’autres composés inorganiques

III. Sol-Gel et milieux dispersés : (7 séances de 1h20)

IIII.1- des colloïdes durs au procédé sol-gel

III.2- colloïdes et sols de particules "les non-silicates"

III.3- colloïdes et sols de particules " les silicates"

IV. De la synthèse à l’élaboration de matériaux: (9 séances de 1h20)

IV.1- Procédés de mise en forme par voies sèches (PVD-CVD), par implantation ionique, par projection thermique et par diffusion (traitements thermiques).

Domaines d'applications de ces procédés (revêtements pour l'optique, la mécanique, la protection de surfaces)

IV.2- Etude de catalyseurs industriels : Descriptions phénoménologiques. Propriétés physico-chimiques et caractérisations des catalyseurs solides, préparations et mise en oeuvre, cas particuliers des zéolithes et structures apparentées

Travaux Pratiques (2 séances de 4 heures).

1- Réalisation de BaTiO3 par 2 voies synthèse,

2- Synthèse de la silice par Sol-gel

Compétences :
  • Situer une entreprise ou une organisation dans son contexte socio-économique, identifier les personnes ressources et les diverses fonctions d'une organisation.
  • Se situer dans un environnement hiérarchique et professionnel, identifier ses compétences et respecter les procédures, la législation et les normes et, entre autres, les normes de sécurité, analyser les besoins de l'équipe et des usagers (ou des clients).

  • Réaliser des travaux à dominante scientifique, définis par des consignes et sous contrainte de temps : * établir des priorités, * s’organiser individuellement, * gérer son temps et ses priorités, * planifier.
  • Débattre, argumenter et/ou défendre ses idées.

  • Utiliser les principales techniques de préparation, de purification et d’élaboration.
  • Connaître les grandes classes de systèmes chimiques et matériaux
  • Mettre en œuvre une démarche scientifique sur le plan expérimental et de la modélisation: * concevoir et mettre en œuvre un protocole expérimental, * utiliser les appareils et les techniques de mesure les plus courants; * recueillir et exploiter des données, * identifier les sources d'erreur pour calculer l’incertitude sur un résultat expérimental; * élaborer et organiser des interprétations théoriques et/ou modèles * apprécier les limites de validité d'un modèle, * valider un modèle par comparaison de ses prévisions aux résultats expérimentaux

Organisation pédagogique

le mode de fonctionnement de l'UE est présenté au début des enseignements

Contrôle des connaissances

Session 1

Examen écrit terminal (3h) - coeff. 0.5

Contrôle continu – coeff. 0.4

Notes de Compte-rendu des travaux Pratiques - 0.1

Session 2

Examen écrit ou oral (selon l'effectif si examen écrit 1h30) – coeff. 0.5

Report des notes de compte-rendu des travaux Pratiques – coeff. 0.1 (report)

Contrôle continu : report laissé au choix de l’étudiant suivant note, en cas de choix de repasser l’examen : épreuve écrite (1H30) ou orale suivant effectif. – coeff. 0.4

1st session examinations (0-20)

Intermediate Exam - Coeff. 0.4

Final written exam (3h) - Coeff. 0.5

Practical’reviews (made during the practical works): 0.1 coef.

2nd session examinations (0-20)

Final Exam (3h00): 0.5 coef.* (it can be oral examination depending on the workforce)

Intermediate Exam - Coeff. 0.4: marks may be reported or exam may be chosen depending on the student choice. In case of exam: either an oral or a written exam will happen depending on the workforce.

Practical’reviews (made during the practical works): 0.1 coef. (report)

Lectures recommandées

l'ensemble des références bibliographiques est communiqué au début des enseignements

Responsable de l'unité d'enseignement

Manuel Gaudon

Enseignants

la composition de l'ensemble de l'équipe pédagogique est communiquée au début des enseignements