MEC588 - Matériaux complexes (2023-2024)

Bien que le fluide newtonien ou le solide hookéen puissent être considérés comme de bonnes approximations du comportement de fluide ou de solide (respectivement), de nombreux matériaux comme les mousses, colloïdes, suspensions, milieux pâteux, granulaires, élastomères etc. ont des propriétés bien plus complexes. Ces matériaux se trouvent dans de nombreux contextes, en biologie (sang, salive), dans l'industrie agro-alimentaire (yaourt, ketchup, grains), pharmaceutique (granulés), cosmétique (gel douche, shampoing, mousse à raser), génie civil (ciment, bitume), génie pétrolier (boues de forages), environnement (boues, laves, neiges, sédiment) et dans le transport (pneumatiques).

Dans cet EA, nous proposons sur une première séance un cours introductif court et léger montrant que ces matériaux peuvent être élastiques (polymères fondus), structurés (gels, élastomères, métamatériaux), ou thixotropes, c’est-à-dire évoluant spontanément au cours du temps (peintures ou boues). Pour l’ensemble des séances qui suivent, les sujets seront ensuite abordés sous forme de projets expérimentaux, essentiellement basés sur des manipulations simples et visuelles, et sur des matériaux complexes du quotidien. Ces projets peuvent s’enrichir d’une approche bibliographique ou de modélisation. Ils sont en général motivés par un problème industriel ou environnemental.



While the Newtonian fluid and the Hookean solid are the archetypes of respectively usual fluids and solids, many materials such as foams, granular media, colloids, suspensions or pastes display more complex mechanical behaviour. Such materials are ubiquitous e.g. in biology (blood, saliva), in food products (yoghourt, ketchup), in pharmacy (pills), in cosmetics (shampoo, shaving cream), in civil engineering (concrete, bitumen), in geophysics (slurries, lava, snow, sediments).

In this course, we propose in block 1 an introduction to these complex materials, showing that they can be display an amazing variety of intermediate properties between elastic and liquid, and that their microstructure is fundamental to understand and rationalise their properties; examples include foams, granular media, suspensions and polymers. The rest of the course is based on experimental projects, based on simple, table-top experiments with visual observations, on complex materials of the daily life. These projects, often motivated by an industrial or environmental context, are often enriched by bibliographical or modelling approaches.