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Description illustration de l'article

5C808

Procédés industriels et traitement de surface pour l’élaboration de matériaux innovants

 

Mots clés : Procédés plasma, procédés sol-gel, procédés industriels, traitement de surface, photovoltaïque, applications biomédicales, métallisation des polymères, dépôt de couches minces TCO (oxyde transparent conducteur) par CVD assisté par plasma, propriétés photocatalytiques, surfaces autonettoyantes, biocapteurs électrochimique,  réacteurs plasmas, contrôle en ligne

Responsable,
Coordinateur

Farzaneh Arefi-Khonsari, Pr, Laboratoire Interfaces et Systèmes Electrochimiques, Sorbonne Université

ECTS

Cours

TD

TP

Tutorat

Ecrit

CC

TP

Oral

Eval. répartie

6

36

4

8

12

70

 

30

 

non

Descriptif de l’UE

La première partie de cette UE est consacrée aux procédés plasmas froids  pour le traitement de surfaces des matériaux polymères  et l’élaboration de couches minces organiques innovantes qui occupent une place de plus en plus importante dans l’industrie automobile, l’électronique et les applications biomédicales. La deuxième partie concerne l’élaboration de couches minces inorganiques de type oxyde par les procédés plasma ou sol gel permettant de déposer des matériaux nanostructurées aux propriétés conductrices ou photocatalytiques. Dans la dernière partie des procédés de couches minces de type diamant pour les capteurs chimiques, les biocapteurs et des couches minces à base du silicium  pour produire des modules solaires  à bas coût et haut rendement solaire  à grande échelle seront présentés.

Objectifs d’apprentissage


Cette unité d’enseignement est proposée pour permettre aux étudiants d’acquérir les bases des procédés industriels et les connaissances des matériaux utilisés dans l’ingénierie des surfaces et l’élaboration de couches minces micro-/nano-métriques innovantes (ex. photovoltaïque, photocatalyse, capteurs biologiques, chimiques et électrochimique, revêtement super-hydrophobes etc…). Le public visé est un public international qui se destine à travailler dans les secteurs de l’énergie, de l’automobile, de l’aérospatial, de l’environnement, du textile ou du biomédical.

 

PrErequis

Langue(1)

Cours, TD, TP

Documents

Bibliographie

Français ou Anglais

Selon la population annuelle constituant l’UE NC888, le cours, les TD, TP et tutorat sont assurés en anglais..

Français ou Anglais

Anglais

ThEmes abordEs

 

Cours N°1 : Procédés Plasmas  pour le traitement de Surface des Matériaux (14 CM, 8h TP, 12h de travail personnel, 4h TD)

  • Equipe Enseignante impliquée :
  •  F. Arefi-Khonsari, Professeur  UPMC(62ème section)farzaneh.arefi@upmc.fr / tel 01 44 27 68 15
  • J.  Pulpytel, Maître de Conférences (62ème section), SU
  • 3 vacataires (doctorants) pour assurer l’encadrement des étudiants en TP
    Plan du cours : Introduction aux procédés plasma froids, traitement de surface et fonctionnalisation des matériaux polymères, notions de la  mouillabilité et l’adhésion, surfaces super-hydrophiles, super-hydrophobes, métallisation des polymères,  mécanismes de polymérisation sous plasma, dépôt de couches minces de type organique pour des applications biomédicales, mécanisme de dépôt de couches de type inorganique (procédé CVD assisté par plasma),exemples de couches minces : oxyde transparent conducteur :SnO2…) dépôt des couches d’oxyde par PVD(Physical Vapor Deposition)-magnetron, exemple de couches minces : TiO2 pour la photocatalyse.  Le cours est complété avec, 4h de TD et  8h de TP sur les principaux réacteurs plasmas pour le traitement de surface des matériaux différents en relation avec le cours.     

Cours N°2 : Biocapteurs électrochimiques (6h CM)


Claude Jolivalt, Professeur UPMC (32ème section)
 claude.jolivalt@upmc.fr

 

Plan du cours :
Introduction : définition, champ d’application, description (récepteur, transducteur), Biocapteurs ampérométriques : enzymes d’oxydoréduction (cinétique, immobilisation), sélectivité, transfert direct des électrons, utilisation de médiateurs redox, application à la détection du glucose et de neurotransmetteurs, Biocapteurs potentiométriques, Capteurs à effet de champ, Utilisation de complexes biomimétiques, Application à la détection du monoxyde d’azote, Biocompatibilité et miniaturisation des biocapteurs (puces à ADN), Autres types de biocapteurs (thermiques, piézoélectriques, optiques, à résonance plasmonique)

 

Cours N°3 : Procédés différents d’élaboration des couches minces pour le photovoltaïque
 (6h CM)


-Nathanaelle Schneider, Chargée de Recherche CNR IRDEP (Institut de Recherche et Développement sur l'Énergie Photovoltaïque)-UMR7174 (EDF/CNRS/ENSCP)
n.schneider@chimie-paristech.fr, tel n.schneider@chimie-paristech.fr

Plan du cours :
Principe de fonctionnement des cellules photovoltaïques et principales caractéristiques (semiconducteurs, jonctions p-n, réponses spectrales, rendement), présentation des différentes filières photovoltaïques (silicium, couches minces, concentration, organiques), procédés d'élaboration des couches minces pour le photovoltaïque, perspectives :l'energie photovoltaïque dans la transition énergétique

 

Cours N°4 : Couches diamants pour les capteurs (6h CM)

  • Philippe Bergonzo, Directeur de recherche (CEA Saclay)

philippe.bergonzo@cea.fr,  tel 01 69 08 40 53

Plan du cours : Le diamant: avant tout un semiconducteur, Mise en forme et applications électronique et capteurs, Le diamant comme biocapteur électrochimique et interface pour la biologie

Les cours vont être complétés par 2  Conférences Industrielles des intervenants des PME Françaises  et Européennes dans les domaines de traitement de surface des matériaux et applications photovoltaïques (4h).