Introduction aux nanomatériaux

Objectifs

Ce cours vise à montrer comment les propriétés des matériaux à l'échelle nanométrique sont exploitées pour développer de nouvelles applications, touchant potentiellement toutes les filières industrielles. Nous privilégierons les applications ayant déjà une réalité industrielle et économique, mais certaines perspectives ouvertes par des travaux qui sont encore à l'échelle du laboratoire seront également évoquées, notamment pour relever les grands défis liés à la transition énergétique et environnementale.

Evaluation

Les TP du jeudi après-midi représenteront 1/4 de l'évaluation, les 3/4 restant correspondront à un rapport à rendre 4 semaines après le cours, traitant d'un sujet (parmi plusieurs choix) consistant à répondre de façon détaillée à quelques questions sur des articles scientifiques fournis, en s'appuyant sur le cours et des recherches bibliographiques complémentaires si besoin. Travail en binôme accepté.

Programme

Programme prévisionnel (susceptible de réorganisation/aménagements).

Lundi 8 mars: journée d'introduction
Matin: présentation générale des nouvelles propriétés physiques des matériaux à l'échelle nanométrique et des applications qui cherchent à les exploiter.
Après-midi: méthodes d'élaboration et de caractérisation des nanomatériaux.

Mardi 9 mars:
Matin: élaboration et intérêt des nanocomposites
Après-midi: inspiration biomimétique

Mercredi 10 mars:
Matin: apport des nanomatériaux dans les batteries ; tenue au feu des composites nanochargés.
Après-midi: apport des nanomatériaux pour les piles à combustible et la production d'hydrogène; matériaux nanoporeux pour l'isolation thermique.

Jeudi 11 mars:
Matin: nanodispositifs à base de graphène en métrologie électrique quantique; spintronique
Après-midi: travaux pratiques sur la modélisation de propriétés physiques de nanocomposites

Vendredi 12 mars:
Matin: nanomédecine
Après-midi: nanotoxicité et enjeux sociétaux.

Pré-requis

Les connaissances nécessaires en physique et chimie pour suivre le cours sont basiques, les étudiants sont juste invités à rafraîchir leur mémoire sur les bases de la physique du solide avant d'aborder la journée du jeudi, et sur la biologie (notamment les cellules) avant d'aborder la journée du vendredi.

Equipe enseignante

Equipe enseignante
Jean-François Hochepied (Mines ParisTech)
Marie-Hélène Berger (Mines ParisTech)
Edit Peuvrel-Disdier (Mines ParisTech)
Alain Burr (Mines ParisTech)
José-Marie Lopez Cuesta (IMT Mines Alès)
Arnaud Rigacci (Mines ParisTech)
Christian Beauger (Mines ParisTech)
Nicolas Feltin (LNE)
Félicien Schopfer (LNE)
François Willot (Mines ParisTech)
Jérémie Pourchez (Mines Saint-Etienne)
Vincent Cros (CNRS/Thalès)