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Responsable(s) Ricardo J. Zednik

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Ricardo J. Zednik


PLAN DE COURS

Été 2024
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’étudiante ou l’étudiant 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 du personnel enseignant le cours
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 (jeudi ou vendredi)

Activités

1

jeudi 11 juillet

Généralités et introduction aux matériaux fonctionnels et intelligents

2

Cristallographie I

3

vendredi 12 juillet

Cristallographie II

4

Piézoélectricité et matériaux liés I 
(attribution Devoir 1)

5

jeudi 18 juillet

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

6

Semiconducteurs et matériaux liés I

7

vendredi 19 juillet

Semiconducteurs et matériaux liés II 
(attribution Devoir 2)

8

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

9

jeudi 25 juilliet

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

10

Matériaux à mémoire de forme 
 

11

vendredi 26 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 mercredi 7 août.

 

Dates du cours : les jeudis et vendredis de 13h30 à 21h30
Date limite d'abandon avec remboursement : 17 juillet 2024
Date limite d'abandon sans mention d'échec et sans remboursement : 24 juilliet 2024




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, inclusivement accès aux utiles d'intelligence artificielle). Néanmoins, la collaboration avec d'autres humains 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 7.2.5/ cycles supérieurs, article 6.5.2) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignante ou 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 une évaluation
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiante ou l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice ou du coordonnateur – Affaires académiques qui en référera à la personne assurant la direction du département. Pour un examen final, l’étudiante ou l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau de la registraire. Dans tous les cas, l’étudiante ou l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire de demande d’examen de compensation qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, activité compétitive d’une étudiante ou d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (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 étudiantes et les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (www.etsmtl.ca/a-propos/gouvernance/secretariat-general/cadre-reglementaire/reglement-sur-les-infractions-de-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 tous les membres de la communauté étudiante sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignante ou l’enseignant du cours.



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)
  • « ASM International Handbook », ASM International



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca