Matériaux pour l'ingénieur
Alain BURRGildas GUILLEMOTKarim INAL

Matériaux pour l'ingénieur

L’objet de MPI n’est pas d’opérer à l’échelle atomique mais plutôt de traiter et de modéliser les matériaux, aux échelles supérieures : la maille cristalline, le cristal, les polycristaux pour les métaux ; les chaînes moléculaires, les entités cristallines pour les polymères. L’objectif est plus précisément de se doter des moyens de comprendre et modéliser, d'une part, les matériaux en cours d'élaboration dans les industries de transformation ou de recyclage, et d'autre part, la pièce en service au cours de sa durée de vie. La relation entre élaboration, microstructure induite et propriétés macroscopiques associées d’un polycristal, d’un polymère, d'un semi-cristal (polymère) ou d'un monocristal de taille importante (cas plus fréquents en électronique, en aéronautique) est visée. Cependant, il convient de bien réaliser que ce triptyque élaboration-microstructure-propriétés, très concret dans notre quotidien, a tout de même tous ses fondements à des échelles fines de la matière, permettant la transition entre la mécanique quantique et le cristal ou la molécule. Dans le cursus actuel de première année de l’École, les enseignements de physique quantique et physique statistique traitent de la composition intime de la matière (le gaz d’électrons, les orbitales électroniques, le spin, les niveaux de Fermi, par exemple) et de ses propriétés fondamentales (telles que les caractéristiques magnétiques, la capacité calorifique, l’interaction rayonnement-matière...). L'enseignement délivré dans le cours MPI s’inscrit quant à lui dans un continuum d’enseignements afin d’assurer une transition pour certains champs thématiques abordés préalablement (la liaison covalente, le processus de diffusion atomique, par exemple) en exacerbant la dimension matériau mais sans le considérer comme un milieu continu. Ainsi, l’isotropie élastique, souvent utilisée pour ce dernier, n’est justifiée que si le polycristal ne possède pas de texture cristallographique (i.e. dans le repère de la pièce, les cristaux n’ont pas d’orientation cristalline préférentielle). De même, la mécanique des milieux continus, enseignée également en première année, dans la même UE, est un pan de connaissances important pour étudier les matériaux de structure, les propriétés mécaniques étant à la base du dimensionnement des pièces et composants dans tous les domaines de l'ingénierie. En cohérence et en sus de la mécanique, MPI souhaite enrichir la vision des élèves sur les propriétés mécaniques de la matière en considérant l’anisotropie de la matière, et élargir la vision des élèves en sciences des matériaux, notamment en s’ouvrant à d’autres propriétés tout aussi importantes telles que celles qui vont déterminer le caractère fonctionnel des matériaux, en particulier la piézo-électricité et le magnétisme.