Les meilleurs établissements denseignement supérieur en science des matériaux
Département de science et d’ingénierie des matériaux
3.000 Coffee Matters : Utiliser le Breakerspace pour faire la tasse parfaite
Utilise le cours 3 (DMSE) Breakerspace pour plonger dans le monde de la science des matériaux en préparant, sirotant et testant plusieurs formes de café et d’espresso. Présente des outils de caractérisation des matériaux de pointe, notamment des microscopes optiques et électroniques, des techniques de spectroscopie et des essais de dureté et de résistance. Grâce à des expériences visant à analyser la composition et la microstructure des grains de café, des moutures et de l’équipement d’infusion, les étudiants ont l’occasion d’apprendre comment les propriétés des matériaux influencent le goût, l’arôme et la qualité de l’espresso. Dote les étudiants des connaissances et des compétences nécessaires pour apprécier le café à un tout autre niveau grâce à l’application de techniques de caractérisation des matériaux, à la prise en compte de la physique et de la chimie pertinentes, et l’échantillonnage. La matière peut être prise en compte dans la limite de crédits de 6 crédits axée sur la découverte pour les étudiants de première année.
J. Grossman, J. Lavallee
3.001 Science et génie des matériaux
Fournit une introduction générale aux sujets de base du Département de science et de génie des matériaux. Les cours mettent l’accent sur des activités pratiques et des exemples conceptuels et visuels des phénomènes des matériaux et de l’ingénierie des matériaux, entrecoupés de conférenciers invités de l’intérieur et de l’extérieur du milieu universitaire pour montrer les cheminements de carrière. La matière peut être prise en compte dans la limite de crédits de 6 crédits axés sur la découverte pour les étudiants de première année. Préférence pour les étudiants de première année.
K. Kolenbrander, F. M. Ross
3.002 Matériaux pour l’énergie et la durabilité
Les matériaux jouent un rôle central dans la Transformation mondiale en cours vers des moyens plus durables de récolte, de stockage et de conservation de l’énergie, grâce à de meilleures batteries, piles à combustible, électrolyseurs d’hydrogène, photovoltaïques, etc. Les méthodes de production de matériaux tels que le ciment, l’acier, l’ammoniac et l’éthylène, qui comptent aujourd’hui parmi les plus grands émetteurs industriels de gaz à effet de serre, sont en train d’être réinventées. Une grande partie de ce travail se déroule au MIT et dans les start-ups environnantes du secteur des technologies propres. Ce cours traite de la science sous-jacente de certaines nouvelles technologies, des défis à relever et de l’ampleur de leur impact potentiel. Des visites des startups à l’origine de chaque étude de cas et des rencontres avec les scientifiques et ingénieurs qui créent ces technologies sont incluses. La matière peut compter pour la limite de crédit de 6 crédits axée sur la découverte pour les étudiants de première année. Préférence pour les étudiants de première année.
Y. Chiang
3.003 Ingénierie des petites planètes : climat, énergie et durabilité
Initie les étudiants à la nature interdisciplinaire des projets d’ingénierie du 21e siècle avec trois fils d’apprentissage : une boîte à outils technique, une boîte à outils en sciences sociales et une méthodologie d’apprentissage par problèmes. Les étudiants rencontrent les défis sociaux, politiques, économiques et technologiques de la pratique de l’ingénierie par le biais d’études de cas et de projets d’ingénierie axés sur le climat, l’énergie et la durabilité. Comprend un projet en six étapes dans lequel les équipes d’étudiants développent des solutions à travers des exercices de planification de projet, d’analyse, de conception, d’optimisation, de démonstration, de rapport et de consolidation d’équipe. 3.004 comprend un projet supplémentaire de conception et de fabrication de cellules solaires. Préférence pour les étudiants de première année.
L. Kimerling
3.004 Ingénierie des petites planètes : Climat, Énergie et durabilité
Initie les étudiants à la nature interdisciplinaire des projets d’ingénierie du 21e siècle avec trois fils d’apprentissage : une boîte à outils technique, une boîte à outils en sciences sociales et une méthodologie d’apprentissage basée sur la résolution de problèmes. Les étudiants rencontrent les défis sociaux, politiques, économiques et technologiques de la pratique de l’ingénierie par le biais d’études de cas et de projets d’ingénierie axés sur le climat, l’énergie et la durabilité. Comprend un projet en six étapes dans lequel les équipes d’étudiants développent des solutions à travers des exercices de planification de projet, d’analyse, de conception, d’optimisation, de démonstration, de rapport et de consolidation d’équipe. 3.004 comprend un projet supplémentaire de conception et de fabrication de cellules solaires.
L. Kimerling
3.006 NEET Seminar : Advanced Materials Machines
Seminar pour les étudiants inscrits à l’Advanced Matériaux Machines Fil NEET. Se concentre sur des sujets liés à la fabrication de matériaux innovants par le biais de conférences et de discussions de recherche.
E. Olivetti
3.0061[J] Introduction au Design Thinking et au prototypage rapide
Voir la description sous le sujet 22.03[J]. Inscription limitée ; préférence pour les majeures et mineures du cours 22 et 3, et les étudiants NEET.
M. Short, E. Olivetti
3.009 Matériaux, mécanique et vol : les oiseaux, un délice pour les ingénieurs
Examine comment les oiseaux fonctionnent du point de vue de l’ingénierie et comment les ingénieurs conçoivent des matériaux, des structures légères et des aéronefs en utilisant des concepts appris des oiseaux. Les sujets comprennent : la science des matériaux des plumes et la façon dont les ingénieurs conçoivent des matériaux pour la couleur structurelle, l’isolation thermique et l’eau Répulsion; comment les plumes peuvent créer ou supprimer le son, et comment les ingénieurs réduisent le son produit par les pales des éoliennes en imitant les plumes de vol de l’effraie des clochers ; la mécanique des os d’oiseaux, la réduction du poids structurel et ses applications aux structures légères ; comment les oiseaux volent, comment les frères Wright ont étudié le vol des oiseaux pour concevoir leur avion et comment les avions modernes volent. Le projet de design permet aux étudiants d’explorer différents domaines de l’ingénierie. Préférence accordée aux étudiants de première année.
L. Gibson
3.010 Structure des matériaux
Décrit les principes fondamentaux de la liaison et de la structure qui sous-tendent la science des matériaux. Structure des états non cristallins, cristallins et cristallins liquides à travers des échelles de longueur, y compris l’ordre à courte et longue portée. Imperfections ponctuelles, linéaires et superficielles des matériaux. Diffraction et détermination de la structure. Couvre la géométrie moléculaire et les niveaux de structure des matériaux biologiques. Comprend l’exploration expérimentale et informatique des liens entre la structure, les propriétés, le traitement et la performance des matériaux. Couvre la méthodologie de la communication technique (écrite/orale) en vue d’intégrer la conception, l’exécution et l’analyse expérimentales.
C. A. Ross, R. Freitas
3.013 Mécanique des matériaux
Concepts de base de la mécanique des solides et du comportement mécanique des matériaux : élasticité, relations contrainte-déformation, transformation des contraintes, viscoélasticité, plasticité et rupture. Le comportement continu ainsi que les explications atomistiques du comportement observé sont décrits. Exemples de l’ingénierie et de la biomécanique. Des expériences en laboratoire, des exercices de calcul et des démonstrations permettent d’acquérir une expérience pratique des concepts physiques.
C. Tasan
3.017 Modélisation, résolution de problèmes, calcul et visualisation
Couvre le développement et la conception de modèles pour les procédés de matériaux et les relations structure-propriété. Met l’accent sur les techniques permettant de résoudre des équations à partir de modèles ou de simuler leur comportement. Évalue les méthodes de visualisation des solutions et l’esthétique de la présentation graphique des résultats. Les sujets comprennent la symétrie et la structure, la thermodynamique classique et statistique, la physique de l’état solide, la mécanique, les transformations de phase et la cinétique, les statistiques et la présentation des données.
W. C. Carter
3.019 Introduction à l’informatique symbolique et mathématique
Présente les techniques informatiques fondamentales et les applications des mathématiques pour préparer les étudiants à la science des matériaux et à l’informatique. programme d’ingénierie. Couvre les concepts élémentaires de programmation, y compris l’analyse et la visualisation des données. Les étudiants étudient les techniques de calcul/visualisation et les mathématiques et les appliquent dans des logiciels informatiques pour se familiariser avec les techniques utilisées dans les matières ultérieures. Utilise des exemples d’applications de la science des matériaux et de l’ingénierie, en particulier de la structure et de la mécanique des matériaux, y compris l’algèbre linéaire, les transformations tensorielles, la révision du calcul de plusieurs variables, les solutions numériques aux questions différentielles et les marches aléatoires.
W. C. Carter
3.020 Thermodynamique des matériaux
Introduit la compétition entre l’énergie et le désordre qui sous-tend la thermodynamique des matériaux. Présente des concepts thermodynamiques classiques dans le contexte des équilibres de phase, y compris les transformations de phase, les diagrammes de phase et les Réactions. Comprend la thermodynamique informatisée et une introduction à la thermodynamique statistique. Comprend les laboratoires expérimentaux et informatiques. Couvre la méthodologie de la communication technique dans le but de présenter les méthodes techniques dans des contextes plus larges et pour un large public.
R. Jaramillo, A. Gumyusenge
3.021 Introduction à la modélisation et à la simulation Concepts
de base de la modélisation et de la simulation informatiques en sciences et en ingénierie. Utilise des techniques et des logiciels de simulation, d’analyse de données et de visualisation. Méthodes de continuum, de méso-échelle, atomistiques et quantiques utilisées pour étudier des problèmes fondamentaux et appliqués en physique, chimie, science des matériaux, mécanique, ingénierie et biologie. Des exemples tirés des disciplines ci-dessus sont utilisés pour comprendre ou caractériser des structures et des matériaux complexes, et complètent les expériences observations.
M. Buehler
3.023 Synthèse et conception des matériaux
Permet de comprendre les transitions dans les matériaux, y compris les forces intermoléculaires, l’auto-assemblage, la chimie physico-organique, la chimie de surface et l’électrostatique, la structure hiérarchique et la réactivité. Décrit ces principes fondamentaux à travers des classes de matériaux, y compris la synthèse à l’état solide, la synthèse de polymères, la chimie sol-gel et les interactions avec les systèmes biologiques. Comprend l’application de première main des sujets de cours par le biais d’expériences axées sur la conception.
R. Macfarlane, A. Gumyusenge
3.029 Mathématiques et pensée computationnelle pour les scientifiques et les ingénieurs des matériaux I
Techniques de calcul et applications des mathématiques pour préparer les élèves à un programme de sciences et d’ingénierie. Les étudiants étudient les techniques de calcul/visualisation et de mathématiques et les appliquent avec un logiciel d’algèbre symbolique (Mathematica). Ils codent et visualisent des sujets allant de la symétrie et de la structure des matériaux à la thermodynamique. Les sujets comprennent la symétrie et les transformations géométriques à l’aide de l’algèbre linéaire, la révision du calcul de plusieurs variables, les solutions numériques aux équations différentielles, les transformations tensorielles, les systèmes propres, les formes quadratiques et les marches aléatoires. Prend en charge le matériel concurrent en 3.020.
W. C. Carter
3.030 Évolution microstructurale des matériaux
Couvre les microstructures, les défauts et l’évolution structurelle dans toutes les classes de matériaux. Les sujets comprennent la cinétique des solutions, la stabilité de l’interface, les dislocations et les défauts ponctuels, la diffusion, l’énergie de surface, les grains et les joints de grains, la croissance des grains, la nucléation et les précipitations, et les réactions électrochimiques. Les conférences illustrent une gamme d’exemples et d’applications basés sur les métaux, les céramiques, les matériaux électroniques, les polymères et les matériaux biomédicaux. Explore l’évolution de la microstructure à travers des expériences impliquant la microscopie optique et électronique, la calorimétrie, la caractérisation électrochimique, les mesures de rugosité de surface et d’autres méthodes de caractérisation. Étudie les transitions structurelles et les relations structure-propriété à l’aide d’exemples pratiques de matériaux.
G. Beach
3.033 Propriétés électroniques, optiques et magnétiques des matériaux
Utilise les principes fondamentaux de la mécanique quantique, de la physique de l’état solide, de l’électricité et du magnétisme pour décrire l’origine des propriétés électroniques, optiques et magnétiques des matériaux. Illustre comment ces propriétés peuvent être conçues pour des applications, telles que les diodes, les cellules solaires, les fibres optiques et le stockage de données magnétiques. Implique des expériences utilisant la spectroscopie, la résistivité, l’impédance et les mesures de magnétométrie, le comportement de la lumière dans les guides d’ondes et d’autres méthodes de caractérisation. Utilise des exemples pratiques pour étudier les relations structure-propriété.
J. LeBeau
3.039 Mathématiques et pensée computationnelle pour les scientifiques et les ingénieurs des matériaux II
Se poursuit 3.029 avec des applications à l’évolution microstructurale, aux propriétés optiques électroniques et magnétiques des matériaux. Met l’accent sur les sujets de la version 3.030 et les renforce à l’aide de techniques de visualisation, de calcul et de mathématiques. Les sujets de mathématiques comprennent les solutions symboliques et numériques aux équations aux dérivées partielles, l’analyse de Fourier, les ondes de Bloch et l’analyse de stabilité linéaire.
W. C. Carter
3.040 Introduction à la caractérisation des matériaux (Nouveau)
Introduction aux principes physiques et aux techniques courantes de mesure des propriétés des matériaux. Les sujets comprennent la métrologie, la microscopie optique, la microscopie électronique à balayage, la diffraction des rayons X, l’émission atomique et la spectroscopie infrarouge, les essais mécaniques et l’analyse thermique. Les travaux en laboratoire mettent l’accent sur la technique expérimentale, le dépannage systématique, la collecte et l’analyse de données et le raisonnement sur l’incertitude. Limité à 10 en raison de l’espace de laboratoire.
S. Hudson
3.041 Approche des systèmes de conception de matériaux computationnels
pour l’analyse et le contrôle des microstructures de matériaux à plusieurs niveaux à l’aide de bases de données fondamentales génomiques. Applique les relations quantitatives processus-structure-propriétés-performance dans Conception paramétrique computationnelle de la composition des matériaux sous contraintes de mise en œuvre pour obtenir des microstructures prédites répondant à de multiples objectifs de propriété établis par les exigences de performance de l’industrie. Couvre l’intégration de modèles de processus macroscopiques avec la simulation microstructurelle pour accélérer la qualification des matériaux grâce à l’optimisation des processus au niveau des composants et à la prévision des variations de fabrication afin de définir efficacement les propriétés minimales admissibles de conception. Études de cas de modélisation collaborative multiphysique interdisciplinaire avec des applications dans toutes les classes de matériaux. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des devoirs supplémentaires.
G. Olson
3.042 Materials Project Laboratory
Sert de cours de synthèse en conception dans le programme DMSE. En travaillant en groupes, les élèves explorent les processus de recherche et de conception nécessaires pour construire des prototypes de matériaux et d’appareils. L’enseignement met l’accent sur la façon de concevoir, de concevoir et d’exécuter un plan de recherche sur le développement des matériaux, sur le développement des compétences dans les compétences fondamentales de laboratoire et de traitement des matériaux introduites dans les cours antérieurs, et sur la préparation requise pour réussir personnellement dans un environnement professionnel axé sur le travail d’équipe. Les sujets sélectionnés sont couverts par la fabrication, les statistiques, la propriété intellectuelle et l’éthique. Enseignement et pratique de la communication orale et écrite fournis. Limité à 25 exemplaires en raison de contraintes d’espace.
M. Tarkanian
3.044 Traitement des matériaux
Introduction à la science du traitement des matériaux, en mettant l’accent sur le transfert de chaleur, la diffusion chimique et l’écoulement des fluides. Utilise une approche d’ingénierie pour analyser les processus à l’échelle industrielle, dans le but d’identifier et de comprendre les limitations d’échelle et de vitesse. Couvre les matériaux de toutes les classes, y compris les métaux, les polymères, les matériaux électroniques et les céramiques. Prend en compte des procédés spécifiques, tels que le traitement à l’état fondu des métaux et des polymères, les technologies de dépôt (liquide, vapeur et vide), le traitement des colloïdes et des boues, le formage de formes visqueuses et la consolidation des poudres.
E. Olivetti
3.046 Thermodynamique avancée des matériaux
Explore la thermodynamique d’équilibre à travers son application à des sujets de science et d’ingénierie des matériaux. Commence par une révision rapide de l’introduction à la thermodynamique classique et statistique. Les étudiants choisissent des sujets supplémentaires à couvrir ; Les exemples incluent les batteries et les piles à combustible, l’énergie solaire photovoltaïque, le stockage d’informations magnétiques, la métallurgie extractive, la corrosion, les films solides minces et la thermodynamique informatisée.
D. Jaramillo
3.052 Nanomécanique des matériaux et des biomatériaux
Derniers développements et découvertes scientifiques dans le domaine de la nanomécanique, c’est-à-dire la déformation de zones extrêmement minuscules (10-9 mètres) de matériaux synthétiques et biologiques. Les cours comprennent une description des forces normales et latérales à l’échelle atomique, des aspects atomistiques de l’adhésion, de la nanoindentation, des détails moléculaires de la rupture, de la microscopie à force chimique, de l’élasticité des chaînes macromoléculaires individuelles, des interactions intermoléculaires dans les polymères, de la spectroscopie de force dynamique, des mesures de force biomoléculaire et des moteurs moléculaires.
C. Ortiz
3.053[J] Biomécanique moléculaire, cellulaire et tissulaire
Voir la description sous le sujet 20.310[J].
M. Bathe, K. Ribbeck, P. T. Ainsi
3.054 Solides cellulaires : structure, propriétés, applications
Traite du traitement et de la structure des solides cellulaires tels qu’ils sont créés à partir de polymères, de métaux, de céramiques, de verres et de composites ; dérivation de modèles pour les propriétés mécaniques des nids d’abeilles et des mousses ; et comment les propriétés uniques des nids d’abeilles et des mousses sont exploitées dans des applications telles que les panneaux structurels légers, les dispositifs d’absorption d’énergie, et isolation thermique. Couvre les applications des solides cellulaires en médecine, telles que l’augmentation du risque de fracture due à la perte osseuse trabéculaire chez les patients atteints d’ostéoporose, le développement de revêtements en mousse métallique pour les implants orthopédiques et la conception d’échafaudages poreux pour l’ingénierie tissulaire qui imitent la matrice extracellulaire. Comprend la modélisation de matériaux cellulaires appliqués à des matériaux naturels et le biomimétisme. Offre une combinaison de enseignement en personne. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des devoirs supplémentaires.
L. Gibson
3.055[J] Sciences et ingénierie des biomatériaux
Voir la description sous le sujet 20.363[J].
D. Irvine, K. Ribbeck
3.056[J] Physique des matériaux des interfaces neuronales
Construit une base de principes physiques sous-jacents aux approches électriques, optiques et magnétiques de l’enregistrement et de la stimulation neuronaux. Traite des sondes d’enregistrement neuronal et des considérations relatives aux matériaux qui influencent la qualité des signaux et la longévité des sondes dans le cerveau. Les étudiants examinent ensuite les bases physiques de l’enregistrement et de la modulation optiques. Introduit le magnétisme dans le contexte des systèmes biologiques. Se concentre sur les méthodes de neuromodulation magnétique et les touchers sur la magnétoréception dans la nature et ses limites physiques. Comprend des projets d’équipe axés sur la conception de plateformes d’interface neuronale électrique, optique ou magnétique pour les neurosciences. Se termine par un examen final oral composé d’un volet de conception et d’une conversation avec l’instructeur. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des devoirs supplémentaires.
P. Anikeeva
3.063 Physique des polymères
Les propriétés mécaniques, optiques, électriques et de transport des polymères et d’autres types de « matière molle » sont présentées en relation avec la physique et la chimie physiques sous-jacentes des polymères et des colloïdes en solution et à l’état solide. Les sujets comprennent comment l’enthalpie et l’entropie déterminent la conformation, les dimensions moléculaires et l’empilement des chaînes de polymères et des colloïdes et des matériaux supramoléculaires. Examen de la structure des états élastiques cristallins et caoutchouteux des polymères ; thermodynamique des solutions, mélanges, cristallisation ; la cristallinité liquide, la séparation de microphases et les nanocomposites organiques-inorganiques auto-assemblés. Études de cas sur les relations entre la structure et la fonction dans des systèmes polymères d’importance technologique. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des devoirs supplémentaires.
A. Alexander-Katz, G. Rutledge
3.064 Ingénierie des polymères
Vue d’ensemble de la science et de l’ingénierie des matériaux polymères. Traitement des propriétés physiques et chimiques, caractérisation mécanique, traitement et leur contrôle grâce à la conception de matériaux polymères inspirés.
Personnel
3.07 Introduction à la céramique Traite des
relations structure-propriété dans la céramique matériaux. Comprend la hiérarchie des structures du niveau atomique au niveau microstructurel. Les défauts et le transport, les processus électrochimiques à l’état solide, les équilibres de phase, la rupture et les transformations de phase sont discutés dans le contexte du contrôle des propriétés pour diverses applications de la céramique. De nombreux exemples tirés de la technologie actuelle.
Y. Chiang
3.071 Matériaux amorphes
Traite de la science fondamentale des matériaux derrière les solides amorphes (matériaux non cristallins). Couvre la formation de solides amorphes ; les structures amorphes et leurs propriétés électriques et optiques ; et les méthodes de caractérisation et les applications techniques.
J. Hu
3.074 Imagerie des matériaux
Principes et applications de l’électron en transmission (à balayage) microscopie. Les sujets comprennent l’optique électronique et la théorie de la correction des aberrations ; modéliser et simuler les interactions des électrons avec l’échantillon ; diffraction des électrons ; formation d’images en microscopie électronique à transmission et à balayage ; diffraction et contraste de phase ; l’imagerie des cristaux et des imperfections cristallines ; examen des progrès les plus récents en microscopie électronique pour les bio- et nanosciences ; Analyse de la composition chimique et de la structure électronique à l’échelle atomique. Des cours magistraux complétés par des études de cas réels et des simulations informatiques/analyses de données. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des devoirs supplémentaires.
J. LeBeau
3.080 Strategic Materials Selection
Fournit une étude des méthodes d’évaluation du choix du matériau et explore les implications de ce choix sur les dimensions économiques et environnementales. Les sujets comprennent l’analyse du cycle de vie, l’incertitude des données, l’économie de la fabrication et l’analyse des services publics. Les étudiants réalisent un projet de groupe en sélectionnant les options technologiques des matériaux en fonction des caractéristiques de performance au-delà des caractéristiques techniques.
R. Kirchain, E. Olivetti
3.081 Écologie industrielle des matériaux Couvre des
techniques quantitatives pour aborder les principes de substitution, de dématérialisation et de mise en œuvre de l’extraction des déchets dans les systèmes de matériaux. Comprend une analyse du cycle de vie et des flux de matériaux des impacts de l’extraction des matériaux ; traitement; utiliser; et le recyclage des matériaux, des produits et des services. Les équipes d’étudiants entreprennent une étude de cas concernant la sélection des matériaux et des technologies à l’aide des dernières méthodes d’analyse et des modèles informatiques de traitement des matériaux. Étudiants prenant la version supérieure compléter supplémentaire Affectations.
E. Olivetti
3.085[J] Venture Engineering
Voir la description sous le sujet 15.373[J].
S. Stern, E. Fitzgerald
3.086 Innovation et commercialisation de la technologie des matériaux
Présente le processus fondamental de l’innovation et son rôle dans la promotion de la croissance et de la prospérité. Expose les étudiants à l’innovation par le biais de projets d’équipe dans le cadre d’un processus structuré, tout en développant des compétences pour gérer plusieurs incertitudes simultanément. Offre une formation pour faire face à ces incertitudes au moyen de méthodes de recherche dans les contextes du développement de la technologie des matériaux, des applications commerciales, de la structure de l’industrie, de la propriété intellectuelle et d’autres facteurs. Des études de cas placent le projet dans un contexte d’innovations historiques ayant un impact mondial. La combinaison de projets et de cas concrets aide les étudiants à identifier comment ils peuvent avoir un impact sur le monde grâce à l’innovation.
E. Fitzgerald
3.087 Matériaux, impact sociétal et innovation sociale
Les étudiants travaillent sur des projets passionnants en équipe aux frontières interdisciplinaires de la recherche sur les matériaux dans un contexte sociétal et humaniste. Comprend des sujets tels que la recherche et l’enquête exploratoires, l’innovation sociale, la pensée conceptuelle centrée sur l’humain, la conception computationnelle et la fabrication additive.
C. Ortiz, E. Spero
3.088 La vie sociale des matériaux
Les élèves réalisent des projets sur un matériau de leur choix et étudient ses origines techniques, humanistes et environnementales et ses trajectoires de développement à travers des méthodes historiques ; la situation actuelle dans un contexte social et humaniste ; puis imaginer et évaluer les futurs potentiels. Projets soutenus par des sujets et des bourses d’études en systèmes sociotechniques, en innovation sociale, en histoire et justice environnementales, en conception centrée sur l’humain fondée sur l’équité et sur la littératie future. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des travaux supplémentaires.
C. Ortiz, E. Spero
3.091 Introduction à la chimie à l’état solide
Principes de base de la chimie et leur application aux systèmes d’ingénierie. La relation entre la structure électronique, la liaison chimique et l’ordre atomique. Caractérisation d’arrangements atomiques dans des solides cristallins et amorphes : métaux, céramiques, semi-conducteurs et polymères. Couverture thématique de la chimie organique, de la chimie des solutions, des équilibres acido-basiques, de l’électrochimie, de la biochimie, de la cinétique chimique, la diffusion et les diagrammes de phase. Exemples tirés de la pratique industrielle (y compris l’impact environnemental des procédés chimiques), de la production et du stockage d’énergie (p. ex., batteries et piles à combustible) et des technologies émergentes (p. ex., dispositifs photoniques et biomédicaux).
P. Anikeeva, R. Gomez-Bombarelli, K. Kolenbrander
3.093 Métallurgie : objets et pouvoir (Nouveau)
Présente les techniques traditionnelles de métallurgie aux étudiants dans un environnement de studio. Les cours basés sur des projets explorent l’orfèvrerie à travers les lentilles convergentes de l’art, de la science et de la spiritualité. Se concentre sur les objets métalliques fabriqués à la main en tant que signifiants historiques de valeurs culturelles, de pouvoir et de protection. Les projets peuvent inclure la soudure à l’argent, le sciage et le perçage, la gravure, le moulage, le gaufrage, la fabrication d’outils en acier, la vaisselle creuse, le ciselage et le repoussé. Limité à 9 en raison de l’espace et de l’espace contraintes d’équipement.
R. Vedro
3.094[J] Les matériaux dans l’expérience humaine
Examine comment les gens à travers l’histoire ont sélectionné, évalué, traité et utilisé des matériaux naturels pour créer des objets de culture matérielle. Explore les critères idéologiques et esthétiques influents dans le développement des matériaux. À titre d’exemples d’ingénierie et de traitement des matériaux anciens, les sujets peuvent inclure le béton romain antique et la production préhistorique de fer et d’acier par les Mossi, les Haya et d’autres cultures africaines. Une attention particulière a été accordée aux problèmes climatiques liés au fer et au ciment, et à la manière dont l’examen des technologies anciennes peut éclairer notre compréhension de la durabilité dans le présent et éclairer les voies pour l’avenir. Les sujets précédents ont inclus l’utilisation maya du plâtre à la chaux pour les fresques, les livres et la sculpture architecturale ; le son, la couleur et le pouvoir des métaux en Mésoamérique ; et les technologies du métal, du tissu et des fibres dans l’empire inca. Les séances de laboratoire permettent d’acquérir une expérience pratique des matériaux discutés en classe. Nombre d’inscriptions limité à 24.
M. Tarkanian, A. Masic
3.095 Introduction à la métallurgie
Exploration des arts métalliques, des principes de conception, des concepts sculpturaux et des processus métallurgiques. Couvre les techniques traditionnelles de métallurgie fine, y compris le brasage, le moulage et le formage. Les étudiants créent des œuvres d’art qui interprètent le matériel de cours et utilisent la métallurgie comme moyen d’expression. S’engage dans une optique de culture matérielle pour explorer les idées de valeur, d’esthétique et de sens par le biais de la fabrication d’objets. Complété par des conférences d’artistes invités et des excursions dans le secteur des arts. Limité à 9.
R. Vedro
3.096 Architectural Ironwork
Explore l’utilisation du fer dans l’environnement bâti à travers l’histoire et le monde, en mettant l’accent sur le design traditionnel européen et américain et les liens avec les mouvements contemporains de l’art et de l’architecture. Traite de l’influence de la technologie sur la conception et la fabrication, couvrant à la fois les développements anciens et modernes. Cultive la capacité de concevoir le fer en architecture et de critiquer la ferronnerie en tant qu’art. Comprend des exercices de laboratoire qui enseignent une variété de techniques de base et avancées de travail du fer, telles que le forgeage à la main et l’usinage CNC. Le programme basé sur des projets commence par une critique d’art de la ferronnerie de la région de Cambridge, progresse vers des études pratiques d’éléments architecturaux en fer et se termine par la création d’un objet architectural conçu par l’étudiant. Les travaux d’écriture associés pour les projets en laboratoire perfectionnent les compétences de critique et d’analyse. Limité à 6.
J. Hunter
3.098 Ancient Engineering : Ceramic Technologies
Explore l’interaction humaine avec les matériaux céramiques sur une période de temps considérable, d’il y a 25 000 ans au 16ème siècle après JC. À travers le prisme de la science moderne des matériaux combinée aux preuves des recherches archéologiques, examine les matériaux céramiques anciens – des conteneurs à l’architecture en passant par l’art – pour mieux comprendre notre relation étroite avec cette classe importante de la culture matérielle. Examine la structure, les propriétés et le traitement de la céramique. Présente des perspectives archéologiques et discute de la manière dont la recherche sur les changements historiques dans les anciennes technologies céramiques a conduit à une compréhension plus profonde du comportement humain passé et du développement sociétal. Conclut en examinant comment les études des technologies et des techniques anciennes amènent les scientifiques des matériaux modernes à concevoir des conceptions de technologies modernes. les matériaux céramiques, y compris les verres, les bétons et les pigments. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des devoirs supplémentaires.
J. Meanwell, W. Gilstrap
3.14 Métallurgie physique moderne
Se concentre sur les liens entre le traitement, la structure et les propriétés des métaux et des alliages. Tout d’abord, les bases physiques de la résistance, de la rigidité et de la ductilité sont discutées en référence à la cristallographie, aux défauts et à la microstructure. Deuxièmement, les transformations de phase et l’évolution microstructurale sont étudiées dans le contexte de la thermodynamique et de la cinétique des alliages. Ensemble, ces composants constituent le paradigme moderne pour la conception de microstructures métalliques aux propriétés optimisées. Se termine par un accent sur les relations entre le traitement, la microstructure et les propriétés dans les alliages d’ingénierie structurelle. Les étudiants qui suivent la version supérieure explorent le sujet de manière plus approfondie. profondeur.
R. Freitas
3.15 Matériaux et dispositifs électriques, optiques et magnétiques
Explore les relations entre les performances des dispositifs électriques, optiques et magnétiques et les caractéristiques microstructurales et défectueuses des matériaux à partir desquels ils sont construits. Présente une approche axée sur les dispositifs qui met fortement l’accent sur la conception de matériaux fonctionnels pour les technologies émergentes. Les applications se concentrent sur les diodes, les transistors, les memristors, les batteries, les photodétecteurs, les cellules solaires (photovoltaïques) et les convertisseurs solaire-carburant, les écrans, les diodes électroluminescentes, les lasers, les fibres optiques et les communications optiques, les dispositifs photoniques, le stockage de données magnétiques et la spintronique.
K. Kolenbrander
3.152 Matériaux magnétiques
Les sujets comprennent l’origine du magnétisme dans les matériaux, les domaines magnétiques et les parois de domaine, la magnétostatique, l’anisotropie magnétique, l’antiferromagnétisme et le ferrigagnétisme, le magnétisme dans les films minces et les nanoparticules, les phénomènes de magnétotransport et la caractérisation magnétique. Traite d’une gamme d’applications, y compris l’enregistrement magnétique, les vannes de spin et les capteurs à jonction tunnel. Les devoirs comprennent des ensembles de problèmes et un travail de session sur un dispositif ou une technologie magnétique. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des devoirs supplémentaires.
C. Ross
3.154[J] Performance des matériaux dans des environnements extrêmes
Étudie le comportement des matériaux dans des environnements extrêmes typiques de ceux dans lesquels fonctionnent des systèmes énergétiques avancés (y compris les systèmes énergétiques fossiles, nucléaires, solaires, les piles à combustible et les batteries). Adopte une approche à la fois scientifique et technique pour comprendre comment les matériaux actuels interagir avec leur environnement dans des conditions extrêmes. Explore le rôle de la modélisation et de la simulation dans la compréhension du comportement des matériaux et la conception de nouveaux matériaux. Se concentre sur les systèmes liés à l’énergie et aux transports.
Personnel
3.155[J] Technologie de micro/nano-traitement
Voir la description sous le sujet 6.2600[J]. Inscription limitée.
J. del Alamo, J. Michel, J. Scholvin
3.156 Matériaux et dispositifs photoniques
Conception de matériaux optiques pour les semi-conducteurs, les diélectriques, les matériaux organiques et nanostructurés. Optique des rayons, optique électromagnétique et optique des ondes guidées. Physique des interactions lumière-matière. Principes de conception des dispositifs : LED, lasers, photodétecteurs, cellules solaires, modulateurs, interconnexions de fibres et de guides d’ondes, filtres optiques, et cristaux photoniques. Traitement de dispositifs : croissance cristalline, ingénierie de substrats, dépôt de couches minces, gravure et intégration de procédés pour les matériaux diélectriques, silicium et semi-conducteurs composés. Systèmes micro et nanophotoniques. Optoélectronique organique, nanostructurée et biologique. Les missions comprennent trois projets de conception qui mettent l’accent sur les matériaux, les dispositifs et les applications des systèmes. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des devoirs supplémentaires.
J. Hu
3.157 Matériaux et dispositifs électroniques organiques (nouveau)
Couvre les principes fondamentaux des semi-conducteurs organiques et des dispositifs électroniques fabriqués à partir de ceux-ci. Présente les besoins émergents en matière électronique à base de matière molle et leurs applications dans les dispositifs médicaux, les capteurs et la bioélectronique. Les sujets spécifiques aux semi-conducteurs organiques comprennent les orbitales moléculaires et la théorie des bandes, la synthèse et le traitement, niveaux d’énergie et dopage, photophysique, ingénierie et caractérisation des microstructures, relations structure-propriété et transport de charge. Les structures des dispositifs comprennent des transistors organiques à couche mince (OTFT), des diodes électroluminescentes organiques (OLED) et des panneaux photovoltaïques organiques (OPV).
A. Gumyusenge
3.16 Défis industriels dans la sélection des matériaux métalliques Conception
avancée des métaux et des alliages en mettant l’accent sur les aciers avancés et les alliages non ferreux. Applique des concepts de métallurgie physique pour résoudre des problèmes spécifiques en ciblant des solutions d’ingénierie durables, efficaces et plus sûres. Aborde les défis industriels liés à la sélection et à la fabrication de matériaux métalliques pour différentes chaînes de valeur et segments industriels. Comprend des applications dans des segments essentiels de la vie moderne, tels que les transports, l’énergie et les applications structurelles. Reconnaissant l’acier comme un matériau d’ingénierie essentiel, le sujet couvre la fabrication et les utilisations finales d’aciers avancés allant des aciers microalliés aux aciers fortement alliés. Couvre également les matériaux pour les applications à très basse température telles que les matériaux supraconducteurs et pour les applications à haute température telles que les superalliages. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des devoirs supplémentaires.
Personnel
3.17 Principes de fabrication
Enseigne la méthodologie permettant d’obtenir un rendement en matériaux Six Sigma : 99,99966 % des produits finis fonctionnent dans les limites de tolérance requises. La méthodologie Six Sigma utilise cinq étapes pour l’amélioration continue : la définition du problème, la quantification, l’analyse des causes profondes, la mise en œuvre de la solution et le contrôle des processus pour aider les ingénieurs à évaluer l’efficacité et à évaluer les systèmes complexes. À travers des études de cas, explore Exemples classiques de problèmes de traitement des matériaux et des solutions qui ont permis d’obtenir un rendement de fabrication Six Sigma dans l’ensemble du système de fabrication : extraction, conception, processus unitaires, flux de processus, contrôle en ligne, test, performance/qualification, fiabilité, impact environnemental, cycle de vie du produit, coût et main-d’œuvre. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des devoirs supplémentaires.
L. C. Kimerling
3.171 Matériaux structurels et fabrication
Examine les aspects théoriques et pratiques des matériaux structurels en discutant des propriétés mécaniques des matériaux et des procédés de fabrication utilisés pour convertir les matières premières en composants fiables et performants pour des applications particulières. Traite de types spécifiques d’acier, d’aluminium, de titane, de céramique, de ciment, de polymères et de composites dans le contexte des produits disponibles sur le marché. désignations et spécifications. Examine les processus de fabrication utilisés pour des produits exemplaires de chaque type de matériau, y compris les traitements thermiques, le frittage et le moulage par injection, entre autres. Examiner les méthodes établies d’analyse des défaillances métallurgiques et de fractographie à travers des études de cas de défaillance de produit afin de préparer les étudiants à déterminer les causes profondes des défaillances des composants dans le monde réel. Les étudiants qui suivent la version supérieure soumettent des travaux supplémentaires. Satisfait à 3.371[J] lorsqu’il est offert en même temps.
D. Baskin
3.173 Computing Fabrics
met en évidence les liens entre l’industrialisation, les produits et les progrès des fibres et des tissus. Traite de l’évolution des technologies dans leur cheminement, de la recherche scientifique fondamentale à la production à grande échelle et aux marchés mondiaux, avec l’objectif ultime d’identifier et d’étudier les degrés de liberté qui font des tissus une forme si puissante d’ingénierie synthétique et d’expression du produit. Les sujets explorés, en partie par le biais d’interactions avec des conférenciers de l’industrie, comprennent : les fibres, les fils, les textiles et les matériaux textiles, les relations structure-propriété et les démonstrations pratiques pour anticiper les futurs produits textiles. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des devoirs supplémentaires. Limité à 20 exemplaires.
Y. Fink
3.18 Science et ingénierie des matériaux de l’énergie propre
Développe les principes, les limites et les défis des technologies d’énergie propre, y compris l’énergie solaire, le stockage de l’énergie, la thermoélectricité, les piles à combustible et les nouveaux combustibles. Établit des corrélations entre les limites et les défis liés aux chiffres clés du mérite et les principes de base sous-jacents de la thermodynamique, de la structure, du transport et de la physique, ainsi qu’aux moyens de Fabrication d’appareils présentant une efficacité de fonctionnement optimale et une durée de vie prolongée à un coût raisonnable. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des devoirs supplémentaires.
Personnel
3.19 Métallurgie chimique durable
Couvre les principes des processus d’extraction des métaux. Fournit une application directe des principes fondamentaux de la thermodynamique et de la cinétique à la production industrielle de métaux à partir de leurs minerais, par exemple le fer, l’aluminium ou les métaux réactifs et le silicium. Traite de l’économie correspondante et des défis mondiaux. Aborde les techniques avancées d’extraction durable des métaux, notamment en ce qui concerne les émissions de gaz à effet de serre. Les étudiants qui suivent la version supérieure effectuent des devoirs supplémentaires.
A. Allanore
3.20 Matériaux à l’équilibre
Lois de la thermodynamique : formulation générale et applications aux systèmes mécaniques, électromagnétiques et électrochimiques, aux solutions et aux diagrammes de phase. Calcul des diagrammes de phase. Thermodynamique statistique et relation entre les propriétés microscopiques et macroscopiques, y compris les ensembles, les gaz, les réseaux cristallins, les transitions de phase. Applications à la stabilité de phase et aux propriétés des mélanges. Représentations des équilibres chimiques. Interfaces.
A. Allanore
3.201 Introduction à DMSE
Présente aux nouveaux étudiants diplômés DMSE les groupes de recherche DMSE et les espaces départementaux disponibles pour la recherche. Guide les étudiants dans l’intégration d’un groupe de recherche. L’inscription est limitée aux étudiants inscrits aux programmes d’études supérieures de la DMSE.
R. Macfarlane
3.202 Compétences essentielles en recherche
Fournir des instructions sur la planification, la rédaction, l’examen de la littérature, la présentation et la communication de travaux de recherche avancés aux cycles supérieurs. L’inscription est limitée aux étudiants inscrits aux programmes d’études supérieures de la DMSE.
C. Tasan