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Chimie et art
/ UTLS - la suite, Mission 2000 en France
/ 18-12-2000
/ Canal-U - OAI Archive
MOHEN Jean-Pierre
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C'est Gaston Bachelard qui, après Pasteur, attira l'attention sur les transactions et les créations matérielles dans la science et la chimie. Il rappelle que ce domaine dépasse, par sa richesse, la mémoire et l'imagination de tout homme. En réalité depuis qu'ils fabriquent des pierres taillées et des épieux appointés, depuis qu'ils utilisent le feu, depuis qu'ils tannent des peaux, qu'ils enduisent de couleurs leurs corps ou les parois des cavernes les Hommes sont plongés dans le monde de la chimie par l'intermédiaire de tous ces matériaux qu'ils expérimentent concrètement mais dont ils ne connaissent absolument pas la théorie.Les métallurgistes, les verriers, les fabricants de couleurs ont sans doute compris quelques processus de la transformation des matériaux mais il semble que leur savoir soit resté empirique. Nous avons à faire à un énorme matériel, d'énormes vestiges que les Hommes ont produits d'une manière synthétique, ingénieuse, mais ils n'en savaient pas la théorie. Ils avaient un sentiment d'empirisme, ils réussissaient, et parfois d'une manière géniale, ces objets que l'on retrouve dans les tombes et les habitats. Tous ces objets, nous en avons la charge, des témoins, des références qu'il faut comprendre et essayer de conserver. Tout a commencé lorsque Roentgen, il y a environ un siècle, a inventé les rayons X. En inventant les rayons X, il inventait l'invisible, il permettait de voir quantités de choses que nous ne pouvions percevoir avec nos yeux. Cet invisible va être source de quantité de travaux que ce soit en médecine, en physique et dans le monde du patrimoine. Une science, la science des matériaux, l'art dans le sens de ce qu'a fabriqué l'Homme, y a trouvé un outils précieux. Mot(s) clés libre(s) : art, art et sciences, chimie analytique, expertise, patrimoine culturel, science appliquée à l'art, science du patrimoine, sciences des matériaux
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Colloïdes et biotechnologies
/ UTLS - la suite
/ 29-10-2002
/ Canal-U - OAI Archive
BIBETTE Jérôme
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L'exposé introduit lutilisation des colloïdes dans le domaine du diagnostic biologique. Nous introduirons les bases de la physico chimie des colloïdes ainsi que les approches classiques du diagnostic biologique: test d'agglutination à partir de particules de Latex ou dor, test ELISA avec des particules magnétiques. Ensuite nous présenterons une nouvelle approche de diagnostic basée sur la formation de nano structures colloïdales magnétiques. Le principe repose sur l'aptitude de certains colloïdes magnétiques, à la fois suffisamment petits et susceptibles, à former rapidement des lignes réversibles sous champ. Nous montrerons que cette solution colloïdale change de couleur sous l'action d'un champ magnétique, conséquence de la diffraction des chaînes auto assemblées, et comment ce phénomène peut conduire à la détermination du profil de force entre colloïdes. Si les particules sont greffées par un anticorps, alors en présence de l'antigène spécifique capable de ponter deux anticorps, les lignes peuvent devenir permanentes et quasi irréversibles. Nous discuterons comment la persistance des lignes peut révéler de manière très sensible la quantité d'antigène introduite, et pourquoi la force magnétique imposée à chaque colloïde peut accélérer la complexation antigène anticorps. Nous finirons par une introduction à l'utilisation des colloïdes en micro fluidique. Nous montrerons comment les auto assemblages magnétiques peuvent devenir des matrices de séparation très efficaces pour des entités biologiques comme des ADN génomiques ou des cellules. Mot(s) clés libre(s) : biotechnologie, colloïde, diagnostic biologique, matériau, matière divisée, matière molle, microfluidique, nanomatériau, phase, physico-chimie, physique de la matière condensée, science des matériaux
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La physique des pâtes
/ UTLS - la suite
/ 14-07-2005
/ Canal-U - OAI Archive
COUSSOT Philippe
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On a l'habitude de classer la matière en solides, liquides ou gaz. Il existe cependant une classe de matériaux, les pâtes, dont le comportement mécanique et plus généralement les caractéristiques physiques sont en quelque sorte intermédiaires entre celles des liquides et des solides. Cette classe comprend des matériaux très divers : purées, compotes, sauces, yaourt, mousses, crèmes, gels, peintures, vernis, boues, ciment, colles, etc ; mais qui ont au moins un point commun : dans tous les cas il s'agit de fluides coincés, qui ne deviennent liquides que lorsqu'on leur fournit une énergie suffisante, et restent (ou redeviennent) solides si l'énergie fournie est trop faible. Cette propriété est ce qui fait l'intérêt principal de ces matériaux lors de leur utilisation (la mousse à raser reste sur le visage, bien avant de sécher la peinture appliquée sur un mur vertical ne coule plus, la boue argileuse conserve la forme qu'on lui a donnée en vue d'en faire une poterie, etc). En y regardant de plus près on se rend compte que cette transition solide-liquide se produit de manière relativement abrupte : une pâte n'est pas capable de couler à une vitesse modérée en régime permanent : soit elle coule vite, soit elle s'arrête. Ce phénomène conduit à une coexistence des phases liquide et solide dans la plupart des situations d'écoulement, et parfois à des évolutions catastrophiques. En outre des instabilités hydrodynamiques particulières (à vitesse nulle !) se développent avec ce type de matériaux : digitation lors de l'écartement de deux surfaces solides séparées par une fine couche de fluide ; goutte-à-goutte du ketchup ou de la mayonnaise sortant du tube ; compression simple (comme une éponge) ou craquelures lors du séchage ; vieillissement réversible au repos. Ces matériaux fascinants et complexes constituent un champ de recherche encore très ouvert. Une thermodynamique spécifique adaptée à ces fluides coincés peut elle être développée ? Quelles sont les origines microscopiques des comportements observés ? La réponse à ces questions fournira un cadre solide pour la formulation de matériaux industriels innovants (plus légers, plus robustes, contenant moins de produits nocifs, etc). Mot(s) clés libre(s) : boue, colloïde, comportement mécanique, déformation, écoulement, élasticité, instabilité hydrodynamique, magma, matériau granulaire, mécanique des fluides, milieux pâteux, mousse, pâte, polymère, rhéologie, science des matériaux, viscosité
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Le béton
/ UTLS - la suite, Mission 2000 en France
/ 01-10-2000
/ Canal-U - OAI Archive
ACKER Paul
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Le béton est aujourd'hui le matériau le plus utilisé dans le monde, plus que tous les autres matériaux réunis. Sans le béton, on ne pourrait pas réaliser ce qu'on construit aujourd'hui en matière de logement, d'écoles, d'hôpitaux, d'infrastructures de transport. A la fois robuste et universel - on peut le faire partout, dans tous les pays, dans son jardin - le béton est aussi au début d'une profonde mutation : l'ampleur et l'étendue de ses performances mécaniques et physiques augmentent sans cesse, et sa formulation, jusqu'ici très empirique, est en passe de devenir une démarche rationnelle, avec des outils d'ingénieurs construits sur des bases scientifiques qui font appel à toutes les disciplines qui entrent dans ce qu'on appelle aujourd'hui la Science des matériaux. Ceci est le résultat de profonds progrès dans notre compréhension scientifique des mécanismes de prise, de durcissement, de vieillissement, progrès qui ont accompagné l'émergence de la Science des matériaux - ou science des couplages - dont le béton est aujourd'hui l'archétype, puisqu'il est sans doute le seul à avoir mobilisé toutes les disciplines qui la constituent. Quelques exemples de ces progrès de compréhension seront présentés, et illustrés par leurs conséquences concrètes, parfois spectaculaires, sur les chantiers et les ouvrages d'aujourd'hui. Ces progrès devront aussi se traduire dans la qualité de notre environnement quotidien. Mot(s) clés libre(s) : béton, béton armé, béton précontraint, chimie physique, ciment, comportement mécanique, construction, déformation, fissure, science des matériaux
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Le relief de l'invisible: les céramiques
/ Science en Cours, Cité des Sciences et de l'Industrie, ALTO MEDIA, Aune Production, Ex-Nihilo
/ 01-01-1997
/ Canal-U - OAI Archive
LEVY Pierre-Oscar
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GénériqueProduction : CO Prod CSI /Alto-média / ex-nihilo / Aune production DPA / Livrozet Maud Mot(s) clés libre(s) : alumine, céramique, microscope électronique, oxyde d'aluminium, science des matériaux, structure moléculaire
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Les alliages métalliques pour conditions extrêmes
/ UTLS - la suite, Mission 2000 en France
/ 07-10-2000
/ Canal-U - OAI Archive
PINEAU André
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Les métaux et leurs alliages ont toujours joué un rôle primordial dans le développement de nos sociétés. Ils ont toujours contribué à la résolution de bon nombre de problèmes de société incontournables. Plutôt que de faire un inventaire, on s'efforcera de montrer les diverses étapes à franchir dans le développement d'un alliage métallique destiné à remplir une fonction donnée. On illustrera également les développements des grandes disciplines (Chimie, Physique, Mécanique, Simulation Numérique) qui ont largement contribué à la métallurgie. A cet effet, on rappellera tout d'abord les spécificités physiques des métaux et alliages métalliques. On montrera à ce propos comment il a été possible de profiter de certains traits spécifiques favorables et de surmonter quelques handicaps, comme la densité. Parmi les situations extrêmes envisagées, on se restreindra à celles qui font appel à la résistance mécanique des métaux et des alliages métalliques en traitant successivement le cas des très basses températures (transport de gaz liquéfiés), des très grandes vitesses de déformation (" crash " automobile), des températures élevées (turbines aéronautiques) et celui de l'irradiation aux neutrons (réacteurs électronucléaires). On conclura en envisageant un certain nombre d'applications pour lesquelles le développement de nouveaux alliages métalliques reste un verrou technologique et pose de réels défis scientifiques et techniques. Mot(s) clés libre(s) : alliage métallique, déformation, irradiation neutronique, métallurgie, physique du solide, plasticité, résistance mécanique, science des matériaux, structure granulaire, température élevée, très basse température
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Les biomatériaux
/ Mission 2000 en France
/ 03-10-2000
/ Canal-U - OAI Archive
SEDEL Laurent
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Les biomatériaux représentent une des grandes avancées thérapeutiques de ces quarante dernières années. Définis comme des matériaux travaillant sous contrainte biologique, voués au remplacement d'une fonction ou d'un organe, ils sont présents dans de très nombreuses stratégies thérapeutiques. Selon la définition de Chester (1981), il s'agit de tout matériau non vivant utilisé dans un dispositif médical et visant à remplacer ou traiter un tissu, organe ou une fonction avec une durée de contact supérieure à trois semaines. On estime à environ 3,2 millions les personnes qui en France sont porteuses d'un biomatériau. Ces derniers posent des problèmes scientifiques qui représenteront la substance centrale de cet exposé, mais posent aussi des problèmes économiques, éthiques, réglementaires et industriels qui ne sauraient être passés sous silence sans avoir une approche par trop réductrice. Il y a souvent confusion entre biomatériau et bio matériel. Il est en fait habituel de confondre ces deux notions même si au sens strict il ne faudrait parler que de biomatériau, c'est à dire une partie constituante du bio matériel. Élément primordial de certaines stratégies thérapeutiques, les biomatériaux partagent avec le médicament les exigences de sécurité, fiabilité, reproductibilité. D'utilisation plus récente, ils n'ont cependant pas atteint les mêmes niveaux d'exigence et pourtant la responsabilité est immense puisque si un traitement médicamenteux peut être interrompu à tout moment, un biomatériau une fois implanté ne pourra être retiré que lors d'une nouvelle intervention chirurgicale. Mot(s) clés libre(s) : biofonctionnalité, biomatériaux, biotolérance, prothèse, remplacements osseux, science des matériaux, stratégie thérapeutique
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Les cristaux et les quasi-cristaux
/ Mission 2000 en France
/ 09-08-2000
/ Canal-U - OAI Archive
GRATIAS Denis
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"Un ""cristal"" est un solide dont les atomes se répartissent de façon triplement périodique dans l'espace. A cette définition, datant du début du siècle, l'Union Internationale de Cristallographie (IUCr) a ajouté en 1991, celle de ""cristal apériodique"", solide sans périodicité tri-dimensionnelle mais présentant un spectre de diffraction essentiellement discret. Ce sont les phases incommensurables, dont le premier exemple fut découvert en 1936 par Jonhson et Linde, et les quasicristaux découverts en 1982 par Dany Scechtman. Ces nouveaux venus ont bouleversé le paysage de la cristallographie conduisant à la quasicristallographie. La cristallographie s'appuie sur la notion de symétrie c'est-à-dire d'invariance. Celle-ci se rencontre en physique dans de multiples contextes. De la simple invariance géométrique de superposition d'un objet sur lui-même à la définition des grandeurs premières d'un système mécanique ou celle de la forme d'une équation d'état, la symétrie est la traduction rationnelle des redondances de la nature qui en permet une description minimale, nécessaire nulle part mais utile partout. La cristallographie utilise l'expression la plus élémentaire de la symétrie, celle immédiatement visuelle de la géométrie dont les éléments sont les isométries de l'espace euclidien, l'inversion, la rotation, la réflexion dans un miroir, auxquelles s'ajoute, un cristal idéal étant supposé infini, la translation dans l'espace. Déplacer le cristal d'un nombre entier de fois l'une quelconque de ses périodes revient à le superposer exactement ; c'est une opération d'invariance. " Mot(s) clés libre(s) : cristallographie, diffraction, invariance, maille élémentaire, périodicité, quasi-cristal, science des matériaux, structure cristalline, symétrie, translation
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Les matériaux biomimétiques
/ UTLS - la suite
/ 22-06-2006
/ Canal-U - OAI Archive
ARRIBART Hervé
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La démarche biomimétique ne date pas d'hier. Que l'on pense à la Chauve-Souris, premier prototype de Clément Ader ! Pour être fructueuse, elle doit passer par une compréhension complète - et critique - du fonctionnement de la structure dont on souhaite s'inspirer. Pourquoi la nature a-t-elle privilégié cette solution là pour résoudre ce problème ci, compte tenu des moyens à sa disposition : matières premières, conditions de température et de pression dans l'environnement,
? Dans le domaine des matériaux, répondre à cette question requiert une caractérisation en profondeur de la structure du matériau considéré. Cette caractérisation doit en général se faire à de nombreuses échelles, du macroscopique au nanométrique. En effet, les matériaux du monde vivant proposent de magnifiques exemples de structures hiérarchiques et sont souvent des nanomatériaux représentatifs. On peut décomposer la démarche biomimétique en trois étapes : 1) l'identification : repérage d'un matériau du vivant présentant une propriété intéressante, 2) la compréhension : sur la base de la connaissance de la structure, comment la propriété en question s'exprime t-elle ? 3) le contretypage, en utilisant des moyens qui sont en général différents des moyens naturels. En effet, les chimistes possèdent des recettes bien plus variées, souvent plus efficientes, que les voies de synthèse naturelles. A titre d'exemple, on verra pourquoi les feuilles de nénuphar servent de modèle à des nouveaux vitrages qui préservent la vision sous la pluie, comment la structure des ailes de papillons inspirent les concepteurs de matériaux aux couleurs chatoyantes, et en quoi les coquilles de mollusques ou de noix fournissent des pistes pour la recherche de matériaux composites très résistants sur le plan mécanique. Mot(s) clés libre(s) : biomimétisme, matériau composite, matériau naturel, monde vivant, nanomatériaux, science des matériaux, structure chimique, synthèse
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Les matériaux biomimétiques : de la nacre aux muscles artificiels
/ Mission 2000 en France
/ 29-09-2000
/ Canal-U - OAI Archive
DE GENNES Pierre-Gilles
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Les êtres vivants réalisent une pléiade de structures mécaniques extraordinaires, robustes, versatiles, adaptatives. On en présentera quelques exemples classiques, avant d'aller vers les nouveaux systèmes qui s'efforcent, de près ou de loin, à réaliser des choses analogues. En particulier on décrira quelques possibilités de muscles artificiels, encore loin des applications pratiques, mais potentiellement intéressantes. Mot(s) clés libre(s) : actionneur, chimie biomimétique, matériau naturel, muscle artificiel, science des matériaux, structure mécanique, synthèse chimique
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