Matériaux fonctionnels (MATE711_MI)
Présentation
Ce cours vise à présenter des matériaux fonctionnels utilisés dans les professions touchant la mécatronique
- matériaux à propriétés spécifiques utilisés dans des capteurs, actionneurs et dispositifs mécatroniques
- explication des phénomènes physiques mis en œuvre dans ces matériaux, description des modèles de comportement permettant de rendre compte de leurs propriétés, applications.
Objectifs
1) comprendre le comportement des différentes classes de matériaux vis-à-vis de sollicitations électriques, magnétiques et électromagnétiques par rapport :
1-1 ) aux notions de moment dipolaire électrique permanent et induit qui sont propres aux matériaux diélectriques et à l’origine des phénomènes piézoélectriques, ferroélectriques et pyroélectriques
1-2) aux notions de dipôle magnétique et aux phénomènes d'aimantations pour les différentes classes de matériaux magnétiques
2) identifier les classes de matériaux actifs mis en oeuvre dans différentes applications de type mesure et transduction en sachant:
2-1) manipuler les grandeurs et tenseurs des propriétés diélectriques, pyroélectriques, piézoélectriques et piézorésistives
2-2) manipuler les grandeurs et tenseurs des propriétés magnétiques et magnétostrictives
Heures d'enseignement
| Cours Magistral | 12h | |
| Travaux Dirigés | 12h | |
| Travaux Pratiques | 16h |
Pré-requis obligatoires
* Bases de physique générale
* Electromagnétisme et résistance des matériaux
* Outil mathématique : intégrales, dérivées, systèmes de coordonnées, opérateurs, analyse vectorielle
Plan du cours
1) Propriétés diélectriques : polarisation, rigidité diélectrique et notions de pyro- et ferro-électricité
2) Matériaux piézoélectriques
3) Matériaux piézorésistifs
4) Propriétés magnétiques des matériaux : aimantation, perméabilité magnétique, para-, dia- et ferromagnétisme5) Matériaux magnétostrictifs
Travaux pratiques (4 parmi:)
1) Microscopie à Force Atomique
2) Cycle Ferromagnétique et schéma électrique équivalent
3) Céramiques piézoélectriques, études expérimentales
4) Céramiques piézoélectriques, modélisation multiphysique avec Comsol
5) Jauges piézorésistives appliquées à la mesure de poids
6) Magnétostriction
Compétences visées
Concevoir des systèmes mécatroniques:
- en mettant en œuvre des outils de modélisation et de simulation multiphysiques de manière appropriée
- en choisissant les composants technologiques adéquats (mécaniques, électroniques, informatiques)
- en mettant en œuvre des capteurs et des actionneurs.
Bibliographie
David Jiles, Introduction to magnetism and magnetic materials, Ed Chapmann and Hall, 1994
Yuhuan Xu, Ferroelectric Materials and their applications, Ed North-Holland, Elsevier, 1991