Propriétés des matériaux (PHYS541_IAI)

Présentation

Le cours débute par des notions générales sur la structure des matériaux afin d'aborder ensuite les modèles décrivant leurs propriétés électriques et thermiques. Il apporte également des notions sur les transferts de chaleur entre les matériaux.

Objectifs

Ce cours vise à rendre l'élève apte à :

Niveau

A l'issue de ce cours l'élève sera capable :

décrire la structure interne des matériaux cristallins ou amorphes et associer certaines propriétés des matériaux à leur constitution

Notion

de citer les différents types de liaisons atomiques et de préciser comment ils conditionnent les propriétés physiques des matériaux telles que température de fusion, rigidité, expansion thermique, conductivité électrique

  

de définir ce qu’est une structure cristalline et de nommer les différents systèmes et réseaux cristallins (réseaux de Bravais) et expliquer leur description par les indices de Miller

  

de décrire le principe de la diffraction des rayons X par un réseau périodique et de calculer les angles de diffraction ou un paramètre de maille par application de la loi de Bragg

  

d'expliquer ce qui distingue les matériaux amorphes des matériaux cristallins en terme de structure microscopique 

distinguer les différentes classes de matériaux en fonction de leurs propriétés électriques en vue de leur utilisation dans un système instrumenté (capteur, actionneur)

Application

de discuter de l’influence de la température sur les propriétés électriques des matériaux

  

de décrire le lien entre la liaison atomique dans un matériau, sa structure et ses propriétés électriques

  

d'expliquer la différence entre matériaux métalliques, isolants et semi-conducteurs

distinguer les différentes classes de matériaux en fonction de leurs propriétés thermiques en vue de leur utilisation dans un système instrumenté et à modéliser un transfert de chaleur entre matériaux dans une configuration simple.

Application

de distinguer les matériaux du point de vue de leurs propriétés thermiques (isolants ou conducteurs thermiques) et énumérer quelques exemples de chaque cas

  

d'expliquer l’origine des échanges de chaleur par conduction, convection et rayonnement

  

de schématiser des échanges de chaleur entre matériaux dans des configurations simples et d'employer les lois des transferts de chaleur pour calculer des flux de chaleur ou des distributions de température dans ces configurations

Pré-requis

Bases de Physique

Plan du cours

Plan du cours

  1. Structure des matériaux
    1. Liaisons Atomiques
    2. Structure cristalline, réseau direct et réseau réciproque
    3. Matériaux amorphes
  2. Propriétés électriques
    1. Porteurs de charge et conduction électrique
    2. Niveaux d’énergie et bandes d’énergie
    3. Conducteurs électriques et applications
    4. Isolants électriques
    5. Semiconducteurs
    6. Classification électrique des matériaux
  3. Propriétés thermiques
    1. Propriétés thermiques des matériaux
    2. Introduction aux transferts de chaleur
    3. Transferts de chaleur par conduction
    4. Transferts de chaleur par convection
    5. Transferts de chaleur par rayonnement
    6. Analogie électrique, Résistances thermiques et Réseaux électriques analogues

Travaux pratiques

  • Convection, conduction, rayonnement
  • CaRine - Logiciel pour la cristallographie

Volume horaire

  • CM : 20.0
  • TD : 12.0
  • TP : 8.0

Informations complémentaires

Bibliographie

  • Introduction to Materials science for engineers, James F. Schackelford, Pearson Prentice Hall, sixth edition (2005)
  • Cours de Physique des Semiconducteurs, Bernard Gréhant, Eyrolles (1990)(Disponible en livre électronique)

Diplômes intégrant ce cours

En bref

Langue d'enseignement
Français

Contact(s)

UFR, Écoles, Instituts