Master Formulation de Matériaux et Fonctionnalisation de Surfaces

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Présentation

La mention «Science et Génie des Matériaux» est une mention de site partagée entre l’Université de Strasbourg (Unistra), l’INSA de Strasbourg et l’Université de Haute-Alsace – Mulhouse (UHA). Cinq parcours sont proposés :
1. Formulation de Matériaux et Fonctionnalisation de Surfaces (FMFS),
2. Ingénierie des matériaux et nanosciences (IMN),
3. Ingénierie des Polymères (IP),
4. Design des Surfaces et Matériaux Innovants (DSMI)
5. International Master of Polymer Science (IM-PolyS) parcours franco-allemand avec l’Université de Friburg (Allemagne).

La science des matériaux est par nature interdisciplinaire, à l’interface entre la chimie, la physique et aussi la biologie. Un matériau de fonction est un assemblage d’atomes, de molécules réalisé en vue de l’obtention d’une propriété ou de son amélioration, ou mettant en jeu plusieurs propriétés au sein du même assemblage. Les besoins croissants en matériaux innovants ou à hautes performances se retrouvent dans tous les secteurs d’activités : automobiles, composants électroniques, chimie, métallurgie, environnement, santé,… ce qui a stimulé de manière exponentielle les recherches dans ces domaines.
Le choix d’un matériau, son amélioration, sa fonctionnalisation ou sa structuration repose sur une solide connaissance de ses propriétés physiques et chimiques, de ses méthodes d’élaboration et de structuration. Parallèlement à des matériaux aux multiples applications et produits en grandes quantités (polymères, céramiques, semi-conducteurs, métaux), émergent des matériaux dont on dit parfois qu’ils sont « intelligents », car capables d’adaptation aux sollicitations externes. Ceci est réalisé par exemple en associant et en contrôlant plusieurs propriétés au sein du même assemblage ou en mettant à profit les propriétés induites par la taille nanométrique des systèmes considérés.
En première année (M1), la formation est commune à l’ensemble des différents parcours (à l’exception du parcours franco-allemand). Les enseignements en M1 se déroulent en parallèle sur les deux sites (Unistra et UHA) avec des contenus pédagogiques équivalents assurant un socle commun de compétences à l’ensemble des étudiants. Suivant le parcours de M2 envisagé, une coloration des matières et des UEs correspondantes est possible sur le système « Majeures/Mineures » en M1. La formation pratique tient une part importante et s’articule autour de TPs, de projet et d’un stage de 2 mois minimum au second semestre et de 6 mois en seconde année qui peuvent être effectué en industrie ou dans le monde académique.
La spécialisation s’effectue en deuxième année avec une offre qui se décline dans les cinq parcours différenciés mentionnés ci-dessus.
Le parcours «Formulation de Matériaux et Fonctionnalisation de Surfaces», dispensé à l’UHA bénéficie d’un partenariat au sein de l’UHA avec l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Mulhouse (ENSCMu).
La «Formulation de matériaux et Fonctionnalisation de surfaces» s’inscrit dans un domaine au croisement de la chimie et de la physico-chimie, avec un volet appliqué et professionnalisant, en adéquation avec la réalité des activités industrielles : la formulation avancée de matériaux fonctionnels. L’acquisition de connaissances sur la physico-chimie des polymères permettront aux étudiants de mieux appréhender et comprendre la formulation de nombreux produits d’usage courant comme les peintures, les composites polymères, les adhésifs, les technologies liées à l’encapsulation de principe actif (domaine de la galénique) ainsi que les particularités des produits de l’industrie cosmétique (shampoing, crème, maquillage). Dans ce parcours sont également abordé le comportement d’un objet en fonction de l’état de surface avec laquelle il peut être en contact et la fonctionnalisation en vue d’applications dans des domaines variés et à visée industrielle (environnement, catalyse, encapsulation, bio-capteur, modification d’implant, …) et/ou fondamentale (assemblage moléculaire, photomatériaux, micro-nanoparticules, …).
Cette formation est appuyée par un environnement scientifique de qualité et un adossement fort à la Fédération de Recherche Matériaux et Nanosciences d’Alsace ainsi qu’à l’Institut Carnot Mica, c’est-à-dire à la plupart des laboratoires de recherche fondamentale et appliquée et institutions académiques, dont les activités sont connexes à la science des matériaux dans la région Alsace (10 laboratoires ou instituts de recherche).

Objectifs

La mention « Science et Génie des Matériaux » vise à former des étudiants à l’ingénierie des matériaux, à leurs propriétés nanométriques ou de surface ainsi qu’à leur nanostructuration en leur donnant des bases théoriques solides et une vision contemporaine des Matériaux et Nanosciences
Plus spécifiquement, l’objectif du parcours « Formulation de Matériaux et Fonctionnalisation de Surfaces » est de fournir aux étudiants les connaissances fondamentales approfondies des mécanismes de formation et de fonctionnalisation de surfaces et d’interfaces ainsi que de formulation avancée de matériaux fonctionnels.
Ce cursus forme des étudiants maîtrisant les outils de base en chimie et physique en mettant l’accent sur les propriétés des interfaces et des surfaces et de leurs interactions avec des objets variées (molécules, biomolécules, polymères, nanoparticules, …). Les étudiants aborderont d’une part, les outils scientifiques d’analyse et de caractérisation de propriétés physico-chimiques, et d’autre part, les techniques permettant de formuler, d’élaborer et fonctionnaliser un matériau à architecture et chimie contrôlées. Les étudiants abordent également les concepts de la nano-structuration des matériaux et seront sensibilisés aux effets de réduction de taille sur les propriétés physico-chimiques. Des UE spécifiques permettront de relier cette approche au développement de matériaux fonctionnels dans les domaines d’applications très variées.
Au terme de la formation l’étudiant aura acquis une solide expertise en caractérisation physico-chimique et saura mener les études de propriétés physiques et chimiques adéquates. Il aura acquis une culture transdisciplinaire et sera à même de communiquer avec les communautés scientifiques de disciplines diverses en particulier des Physiciens, des Chimistes et des Biologistes. Il maîtrisera les principaux outils, les questionnements et le vocabulaire, lui permettant de proposer et mettre en œuvre une éventuelle modification et un ajustement des propriétés en vue de fonctionnaliser une surface et de formuler un matériau à propriétés et fonctions spécifiques.
A l’issue du master, les étudiants seront capables de répondre aux enjeux et problématiques sociétales, technologiques et scientifiques avancées dans le secteur porteur de la formulation de matériaux fonctionnels et innovants. L’enseignement dispensé alliant de solides connaissances fondamentales, une formation sur des équipements de hautes technicités et une culture des réalités industrielles et socio-économiques vise à leurs assurer une insertion et un parcours professionnel futurs réussis.
Outre ces compétences scientifiques, la formation permettra à l’étudiant d’acquérir au travers des différentes UE «transversales», des bonnes compétences linguistiques scientifiques (cours en anglais), une culture d’entreprise et des compétences en gestion de projet. Il sera à même de prendre en compte la pertinence de la recherche et son impact environnementale et aura la capacité à développer un réseau.
Les stages en milieu socioprofessionnel (2 mois minimum en M1 et 6 mois en M2) stimuleront les aptitudes personnelles de l’étudiant (créativité, adaptabilité, motivation, ouverture d’esprit…), l’inciteront à développer ses compétences en communication, et lui donneront la compétence en gestion de projet et la capacité de travailler en équipe.
Un atout supplémentaire de la formation est également de s’appuyer sur un parc mutualisé d’équipements de hautes technicités et certifiés. Les étudiants bénéficieront de cette synergie dans un enseignement cohérent alliant réalité technologique et connaissances fondamentales pour une insertion et un parcours professionnel futurs réussis. Le bon équilibre entre les enseignements à caractère fondamental et appliqué assure une employabilité liée à l’adéquation des thématiques abordées avec les nombreux secteurs industriels concernés.

Admission

L’admission dans le parcours « Formulation de Matériaux et Fonctionnalisation de Surface » sera possible à chaque articulation de semestre, sous réserve d’examen et par sélection du dossier universitaire par l’équipe pédagogique de la spécialité.
En 1ère année pourront être admis les étudiants titulaires de Licence en science : Chimie, Chimie-Physique, Physique, Pluridisciplinaires de mathématique, physique, chimie … .
Des parcours plus atypiques tels que la reprise d’études après passage dans la vie professionnelle, la validation des acquis d’expériences par la commission compétente accordant une équivalence de la Licence dans un des domaines considérés pour l’entrée en M1 en formation initiale, seront examinés au cas par cas par l’équipe pédagogique.
En M2 seront admis de droit les étudiants ayant validé leur première année Science et Génie des Matériaux à l’UHA ou à l’Université de Strasbourg.
Les étudiants ayant effectué une année équivalente à notre M1 dans une autre université française ou européenne seront sélectionnés sur dossier par la commission d’admission. Un entretien individuel pourra compléter l’examen du dossier universitaire s’il est requis par la commission d’admission.
En plus des étudiants ayant réussi le M1 de la mention, les étudiants inscrits à l’ENSCMu finalisant leur cursus d’ingénieur en 3ème année option « Formulation et Cosmétologie » ou « Matériaux et polymères » peuvent aussi accéder à la spécialité.

Insertion professionnelle

A l’issu du master l’étudiant aura la possibilité :
– soit de poursuivre en thèse de doctorat au sein d’un laboratoire en sciences des matériaux, des polymères ou de surface ou encore des procédés au sens large, pour faire carrière en R&D de grands groupes industriels ou dans la recherche académique (Université, CNRS, …)
– soit d’intégrer directement le monde du travail dans le domaine de la recherche et développement de l’industrie des matériaux. Un des principaux débouchés visé est celui des PME et PMI européennes avec une fonction d’ingénieur dans les Services de Production, de Recherche & Développement, de Contrôle Qualité dans les secteurs variés des matériaux fonctionnels (Industrie des peintures, vernis, adhésifs, encres, caoutchoucs, plastiques, produits galéniques, cosmétiques, agroalimentaires,…) et des procédés de fonctionnalisation de surfaces dans les secteurs des nouvelles technologies répondant à des besoins d’usage émergents (énergie, catalyse, biotechnologie , biomatériaux, …)

Programme

Le cursus Science et Génie des Matériaux est organisée pour dispenser une formation générale sur l’ensemble des matériaux (S1) et vise à donner aux étudiants les connaissances scientifiques de bases indispensables en chimie et physique appliquées aux matériaux. Les cours sont communs à l’ensemble des 4 spécialités du master, mutualisés et dispensés par des enseignants de l’UHA et l’Université de Strasbourg. Cette formation est prolongée au second semestre (S2) par un renforcement, un approfondissement général des connaissances de base tout en donnant des notions sur la biologie, l’ingénierie tissulaire et une introduction à la formulation, aux matériaux à grande surface, la photochimie et la fonctionnalisation de matériaux et surfaces.
Une part importante des enseignements de 1ère année (M1) concerne la formation pratique avec des Travaux Pratique et projets au S1 et S2. Cette formation pratique se conclue en M1 par un stage de 2 mois minimum au second semestre qui peut être effectué soit dans le monde académique soit dans le monde industriel. Le stage chez un partenaire industriel peut être le prolongement logique de l’UE optionnelle Projet-Objectif R&D. Cette UE, facultative en 1ère année, est destinée aux étudiants motivés, qui souhaitent travailler en petit groupe et en collaboration avec un industriel sur une problématique R&D proposé par ce dernier.
Il est important de signaler à ce stade que les étudiants bénéficient également d’une formation pratique sur les plateformes certifiés ISO 9001 de l’Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (UMR 7361 CNRS-UHA) dans le cadre des TP et des projets de recherche qu’ils seront amenés à développer durant leur cursus.
La seconde année permet à l’étudiant de définir son profil de compétences et d’orienter son cursus soit vers la formulation de matériaux ou soit vers la fonctionnalisation de surfaces. Ceci passe au S3 par des UE libres de spécialisation qui représentent la moitié des enseignements M2. L’autre moitié correspondant à des cours communs dont une partie, en particulier pour des cours SHES en lien avec métier d’ingénieur (gestion, droit du travail, communication, marketing, qualité, sécurité, …), ainsi que des cours liés aux problématiques R&D en entreprises dispensés sous forme de séminaires et conférences d’industriel et mutualisés avec la 3ème du cycle ingénieur de l’ENSCMu. Un cours « Open innovation » est assuré par un intervenant du Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST).
Le dernier semestre (S4) est entièrement consacré au stage recherche et développement soit en milieu académique soit en milieu industriel dans le domaine de la formulation de matériaux et/ou la fonctionnalisation.

Stage

D’une durée de 2 mois minimum en M1 et de 6 mois en seconde année, le stage est souvent une première «vraie» expérience professionnelle pour l’étudiant. Le thème du stage devra traiter d’un problématique « matériau » et être validé par l’équipe pédagogique. L’étudiant sera suivi par un tuteur en entreprise (maître de stage) ainsi qu’un tuteur académique (membre de l’équipe pédagogique).
Il bénéficiera d’un accompagnement fort et d’une formation « Préparation au Stage » tout au long du cursus master. La préparation au stage lui permet, entre autre, d’affiner son projet professionnel, notamment de préciser son choix entre une orientation « Recherche » ou « Professionnelle », de disposer d’une aide à la rédaction de CV et lettre de motivation, … . De plus les étudiants profiteront des services offerts par le Bureau d’Aide à l’Insertion Professionnelle et des Stages (BAIPS) de l’UHA.
Aux étudiants volontaires et motivés sera donné l’occasion en M1 de suivre une UE optionnel « Projet – Objectif R&D » avec des entreprises partenaires du parcours. Une réelle opportunité pour eux de travailler sur des réels besoins recherche et développement (R&D), de côtoyer les entreprises, de répondre à certaines de leurs problématiques internes ou pour innover, ce qui facilite et renforce la construction de leur projet professionnel et contribue à leur intégration dans le monde professionnel.

Ouverture à l'international

En étroite concertation avec le responsable pédagogique du parcours, la possibilité est offerte aux étudiants de passer un semestre à l’étranger, soit dans le cadre de partenariats avec des établissements étrangers déjà établis par les services Relations Internationales de l’Université de Haute Alsace et de l’Université de Strasbourg soit dans le cadre de programme d’échanges Européen ou Internationaux formalisés.
Par ailleurs les étudiants inscrits dans la mention régionale « Sciences et Génie des Matériaux » bénéficient du cadre de mobilité qu’offre la confédération des Universités du Rhin supérieur EUCOR.