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École de technologie supérieure

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PLAN DE COURS

Été 2023
SYS877 : Matériaux fonctionnels et intelligents (3 crédits)





Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours

Ce cours vise à fournir des connaissances sur les matériaux fonctionnels et intelligents utilisés dans différentes sphères du quotidien et présents dans les technologies de domaines de pointe. Le cours prend une approche thermodynamique pour développer les relations entre distincts phénomènes physiques applicables aux classes de matériaux (les métaux, les céramiques, et les polymères).

Au terme de ce cours, l’étudiant ou l’étudiante sera en mesure d’expliquer les principales applications des matériaux fonctionnels et intelligents ; de décrire leur comportement avec des mécanismes fondamentaux ; et de concevoir, dans un contexte pratique, l’utilisation de ces matériaux comme capteur ou comme actionneur, inclusivement dans les microsystèmes.

Mémoire de forme. Magnétisme. Ferroélectricité, piézoélectricité et pyroélectricité. Permittivité et susceptibilité diélectrique. Semi-conducteurs. Conductivité électrique et thermique. Capacité thermique. Thermoélectricité. Thermoélasticité. Cristallographie. Changement des phases. Arrangement atomique et microstructure. Défauts




Objectifs du cours

Notre vie moderne est possible seulement grâce aux matériaux fonctionnels et intelligents : les capteurs, actionneurs, et autres microsystèmes sont déjà cachés dans les automobiles, avions, cellulaires, ou dispositifs biomédicaux. Néanmoins, une meilleure compréhension de ces matériaux exceptionnels est indispensable pour créer de nouvelles opportunités, par exemple des structures intelligentes qui peuvent sentir leur propre déformation mécanique.

Le cours est une introduction à cette classe intéressante des matériaux, qui inclut des métaux, des céramiques, et des polymères. Les propriétés, comme la piézoélectricité, la pyroélectricité, ou la mémoire en forme, sont présentées dans un contexte pratique où l'on discute des problèmes résolus en utilisant ce comportement unique. Comme toutes les propriétés des matériaux, le comportement est contrôlé par l’arrangement atomique et la microstructure. L’objectif de ce cours est de communiquer une compréhension des mécanismes qui dirigèrent ces propriétés dans un matériau fonctionnel ou intelligent.




Stratégies pédagogiques

Ce cours est donné en mode hybride en utilisant la plateforme Zoom. 

  • Des exposés magistraux;
  • Deux (2) devoirs théoriques;
  • Des projets de session afin de permettre aux étudiants d'approfondir leurs connaissances d'un matériau de leur choix.
  • Deux (2) examens théoriques.



Utilisation d’appareils électroniques

Tout appareil électronique peut être utilisé.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Jeudi 13:30 - 21:30 Activité de cours
Vendredi 13:30 - 21:30 Deuxième activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Ricardo J. Zednik Activité de cours ricardo.zednik@etsmtl.ca A-2138
01 Ricardo J. Zednik Deuxième activité de cours ricardo.zednik@etsmtl.ca A-2138



Cours

Cours

Date (vendredi ou samedi)

Activités

1

jeudi 8 juin

Généralités et introduction aux matériaux fonctionnels et intelligents

2

Cristallographie I

3

vendredi 9 juin

Cristallographie II

4

Piézoélectricité et matériaux liés I 
(attribution Devoir 1)

5

jeudi 15 juin

Piézoélectricité et matériaux liés II 
(remise par les étudiants du Devoir 1)

6

Semiconducteurs et matériaux liés I

7

vendredi 16 juin

Semiconducteurs et matériaux liés II 
(attribution Devoir 2)

8

Examen intra (portant sur les cours nº 1 à nº 7 inclusivement)

9

jeudi 27 juilliet

Semiconducteurs et matériaux liés III
(remise par les étudiants du Devoir 2)

10

Matériaux à mémoire de forme 
 

11

vendredi 28 juilliet

Autres fonctionnalités

12

Autres fonctionnalités

L'examen final (portant sur les cours nº 1 à nº 12 inclusivement) est "à la maison" et à remettre au plus tard à 23h59 du vendredi 4 août.

 

Dates du cours : les jeudis et vendredis de 13h30 à 21h30
Date limite d'abandon avec remboursement : 14 juin 2023
Date limite d'abandon sans mention d'échec et sans remboursement : 26 juilliet 2023




Laboratoires et travaux pratiques

S/O




Évaluation
Examen intra 25 %
Devoirs 1 et 2 (5 % chacun) en équipe 10 %
Projet de session 30 %
Examen final 35 %

Notes

  • Aux examens intra et final, toute documentation est permise (illimitée). Néanmoins, la collaboration est interdite.



Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

S/O




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur de département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note (0).



Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Toute documentation obligatoire sera fournie par le professeur aux étudiants.




Ouvrages de références

Optionnels (disponibles à la bibliothèque de l'ÉTS ou ailleurs):

  • J. F. Nye. « Physical Properties of Crystals: Their Representation by Tensors and Matrices ». Oxford University Press (1985).
  • B. Jaffe, W. R. Cook Jr., H. Jaffe.  « Piezoelectric Ceramics ». Academic Press (1971)
  • « Encyclopedia of Smart Materials », John Wiley & Sons (2002)
  • S.O. Kasap. « Electronic Materials and Devices », McGraw-Hill (2006)



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca