Cours spécifique HiFunMat.

Dans ce cours avancé de science des matériaux, les différents domaines de recherche impliqués dans l'élaboration de matériaux hiérarchiquement structurés et fonctionnels seront abordés par des chercheurs/enseignants spécialisés.

De l'objet à la molécule et de la molécule à l'objet
Concepts et relations entre les molécules qui pourront donner un objet avec une propriété / une fonction :

• Principes de la chiralité, synthons chiraux et leur utilité en sciences des matériaux, composés issus de la dépolymérisation de macromolécules biosourcées.
• Concevoir des objets à partir de briques moléculaires qui pourront s'associer, s'auto-assembler pour donner des propriétés et des caractéristiques spécifiques. Des exemples concrets d'applications seront présentés et discutés.

Surfaces et Interfaces
Les surfaces (définition, échelles, type) :

• Surfaces incurvées (NP métalliques, nano-oxydes, matériaux poreux) et surfaces planes
• Design des surfaces, leur synthèses top down et bottom up, fonctionnalisation, et caractérisation

Les interfaces

• Adsorption, réactivité de surface et catalyse hétérogène
• Surfaces sous irradiation lumineuse

Applications et applications Environnementales

• Chimie et procédés de synthèse "verts"
• Catalyse supportée et photocatalyse solaire
• Dépollution de l’air (pots catalytiques, dégradation des COVs, oxydation du CO) et dépollution de l’eau (ultra-filtration, adsorption, décontamination)
• Revêtements intelligents

Principes de base des réseaux de polymères souples

• Principe de bases de la mécanique des matières molles (statique et dynamique)
• Réseaux de polymères mous (caoutchoucs, (hydro)gels, adhésifs souples)
• Compréhension des propriétés impor tantes des matériaux (modules statiques et dynamiques, fluage, relaxation, résistance, ténacité et fatigue).

Le biomimétisme au service du développement durable

• Les concepts de biomimétisme et de conception biomimétique
• Les points forts du biomimétisme dans la science et l'ingénierie
• La sensibilisation au développement durable
• La conception biomimétique pour le développement durable dans la science des matériaux

Procédé sol-gel et matériaux hybrides

• Introduction et notions de base
• Réactions d’hydrolyse-condensation pour les silanes et métaux de transition
• Méthodes de caractérisation des réactions sol-gel
• Films minces (élaboration, nano structuration, applications)
• Matériaux hybrides (classification, élaboration, propriétés, matériaux hiérarchiques, applications)
• Approches photochimiques

Matériaux pour l’énergie
Connaître les fonctions que peuvent avoir les matériaux dans les dispositifs de génération d’énergie électrique (photovoltaïque et thermoélectrique) et comprendre comment l’ingénierie des matériaux organiques peut contribuer au développement de systèmes plus efficaces.

Ingénierie de la biointerface

• Aperçu des différents types de biomatériaux (métaux, céramiques, polymères, composites, tissus imprimés en 3D...) et leurs objectif ; les interfaces biomatériaux-cellules ; les protéines.
• Aspects fondamentaux des réponses des cellules/tissus aux biomatériaux (structure cellulaire, composition de la matrice extracellulaire, détection cellulaire et réponse à l'environnement, voies de signalisation biochimiques/mécaniques, importance de la rigidité du substrat, topographie...)
• Manipulation de l'interface pour contrôler la réponse cellulaire ; Purification de protéines à partir de tissus ; Protéines recombinantes ; Adsorption passive, greffag e ; Modification de la rigidité, de la topographie (structuration) ; Suivi de la réponse cellulaire ; Biochimie, Omics, microscopie....

Exemples concrets : Implants de tissus osseux, implants mammaires, hydrogels, échafaudages 3D... Ce qui fonctionne, ce qui ne fonctionne pas, les surfaces/matériaux modèles pour étudier les interactions cellule/microenvironnement, les articles de recherche à discuter...