Aller au contenu Aller au menu

Description illustration de l'article Responsable de l’UE : Corinne Chanéac, PR UPMC
,

1. Descriptif de l’UE

Volumes horaires globaux : CM 30 h,  TD 10 h,
Nombre de crédits de l’UE : 6 ECTS
Barème total/100 : Ecrits / 100.

 

2. PrÉsentation pÉdagogique de l’UE

 

Description de l’UE

Dans les années 1970, à l’issue du premier choc pétrolier, une chimie nouvelle, la Chimie Douce, est initiée par des chimistes français pour élaborer des verres et des céramiques dans des conditions proches de l'ambiante réduisant ainsi considérablement les coûts énergétiques comparée aux méthodes céramiques nécessitant de très hautes températures. Par Chimie Douce, le solide est formé par des réactions de polymérisation inorganique en solution à partir de précurseurs moléculaires  et à basse température. Ces nouveaux procédés, aussi connus sous le nom de "procédés sol-gel" ont déjà des retombées industrielles  importantes dans le domaine des revêtements d'oxyde de titane pour vitrages antireflet, des fibres d'alumine pour les tuiles de la navette Columbia, des microsphères de silice pour la réalisation de membranes d'ultrafiltration… C’est aussi une chimie minérale compatible avec la chimie organique ouvrant ainsi une voie de synthèse de Matériaux Hybrides très originaux, dans lesquels les composantes organique et minérale sont mélangées à l'échelle moléculaire. Ils couvrent toute la gamme allant du verre cassant au polymère plastique. Parfaitement transparents, ils présentent des propriétés optiques remarquables qui associent la fragilité des pigments organiques à la dureté du verre. La versatilité de la méthode est telle qu’il est possible d’obtenir des matériaux sous des formes (nanoparticules, composites, films, fibres…) et avec des compositions extrêmement variées permettant d’accéder à des propriétés remarquables dans de très nombreux domaines d’applications.

 

Mots clÉs

Chimie Douce, Procédé Sol-Gel, Polymérisation inorganique, Nanoparticules, Nanomatériaux,  Matériaux Hybrides, Nanocomposites, Oxo-clusters métalliques, Polyanions, Polycations, MOFs-Metal Organic Frameworks.

 

Objectifs d’apprentissage

Le cours vise à donner aux étudiants des connaissances fondamentales sur les principales réactions mises en jeu dans les procédés de polymérisation inorganiques de sels métalliques dans l’eau et de précurseurs alcoxydes dans des solvants organiques pour la formation de matériaux oxydes. Les grandes stratégies de synthèse de matériaux hybrides sont ensuite exposées afin d’appréhender l’approche raisonnée : un matériau pour une propriété, et de donner les outils nécessaires à sa réalisation. De même, les méthodes d’élaboration de nanoparticules sont décrites en relation avec leur énergie de surface qui en fait des matériaux intrinsèquement métastables. Cette partie du cours permet d’acquérir des connaissances sur les paramètres influençant la croissance des particules et d’appréhender le contrôle de la taille et de la morphologie des oxydes métalliques les plus usuels. Une approche des études de la toxicité environnementale et humaine de nanoparticules et la mise au point de protocole d’études fiables permet d’aborder l’enjeu des recherches dans le domaine sociétal.

ThÈmes abordÉs

 

Introduction à la Chimie Douce & aux Matériaux Hybrides

Quelques techniques de caractérisation spécifique de l’échelle nanométrique

 

Partie Procédé Sol-Gel par voie aqueuse :

-  Chimie des cations en solution aqueuse

-  Précipitation en solution aqueuse

-  Rôle de l’énergie de surface dans la formation du solide

-  Application à la synthèse de nanoparticules oxydes

-  Mécanisme de nucléation-croissance

-  Synthèse de Nanoparticues de métaux et de chalcogénures

-  Toxicologie expérimentale des nanoparticules

-  Impact sur l’environnement et sur l’homme

 

Partie Procédé Sol-Gel par voie organique :

-  Réactivité et condensation des précurseurs alcoxydes

-  Démarche du chercheur à la synthèse et la caractérisation de matériaux sol-gel et hybrides

-  Matériaux hybrides à composante polymère

-  Matériaux hybrides pour l’optique

-  Elaboration de matériaux poreux

 

Langue d’enseignement

  • la langue dans laquelle sont faits les cours : Français. L’anglais peut être utilisé dans des cas particulier.
  • les travaux dirigés, le TP, le tutorat… : Français/Anglais
  • la langue dans laquelle sont rédigés les documents de cours, les sujets de TD ou TP, les sujets d’examen : Français/Anglais
si une bibliographie est fournie, la langue de celle-ci : Anglais