Séance de cours

Diffusion thermique et atomique

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Dans cours

MSE-101(b): Matériaux: de la chimie aux propriétés

Ce cours permet l'acquisition des notions essentielles relatives à la structure de la matière, aux équilibres et à la réactivité chimique en liaison avec les propriétés mécaniques, thermiques, électriques, magnétiques et optiques des matériaux. ...

Description

Cette séance de cours couvre les concepts de diffusion thermique et atomique, y compris l'équation de la chaleur, la diffusivité thermique et les solutions stationnaires. Il explore également la diffusion atomique, l'énergie d'activation et le coefficient de diffusion. L'importance de la diffusion dans diverses applications, telles que le traitement de surface, la croissance des nanofils et le dopage des semi-conducteurs, est discutée.

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Enseignant·e·s (4)

Arianna Marchioro

Education PhD Thesis | Interfacial Charge Transfer Dynamics in Solid-State Hybrid Organic-Inorganic Solar Cells 2010 – 2014 EPFL Directed by Prof. J.-E. Moser and Prof. M. Grätzel MSc in Molecular and Biological Chemistry | 2008 – 2010 EPFL and Imperial College London (exchange program) BSc in Chemistry | 2005 – 2008 EPFL Professionals experiences Postdoctoral Research Associate 2014–2016 University of Washington, Seatt

Fabien Sorin

Sep 2002-Oct 2007 Ph.D., Department of Materials Science and Engineering, MIT, USA. Supervisor: Prof. Yoel Fink; Thesis: Multi-material, Multifunctional Fiber Devices. After graduating with an engineering degree and a Master of Science in Physics from the Ecole Polytechnique in Palaiseau, France, Prof. Sorin joined the department of Materials Science and Engineering at the Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge, USA for his graduate studies. He worked as a research assistant in the Photonic Bandgap Fibers and Devices Group of Professor Yoel Fink and graduated with a PhD in 2008. His PhD thesis led to the development of a new class of fiber material and devices and he was a pioneer of the field of multi-material fibers. Mar 2008-Oct 2010 Postdoctoral Associate and Research Scientist, Research Laboratory of Electronics, MIT. He then joined the Research Laboratory of Electronics at MIT as a Postdoctoral Associate, and continued as a Research Scientist associate, where he conducted independent research in the emerging field of multi-material fibers and was involved and led a variety of projects in fundamental research as well as in collaborations with local start-ups. Apr 2011 Feb 2013 Research Engineer, Saint-Gobain Recherche, Aubervilliers, France. Surface du Verre et interface Group In 2011, prof. Sorin returned to Europe and joined the company Saint-Gobain in the Saint-Gobain Recherche center, its biggest research center located near Paris in France. As a research engineer, he developed a new research thrust investigating new photonic materials and nanostructures for the energy and building industries. In particular, he and colleagues developed innovative processing approaches to deploy photonic nanostructures for light management over large area substrates, for applications in energy harvesting and saving, and for building materials and windows. Mar 2013 Present Assistant Professor tenure-track, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Switzerland. Head of the Photonic materials and fibre devices laboratory (FIMAP) Since March 2013, he is in the department of Materials Science (IMX) at the Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) as an assistant professor tenure-track. He is starting a research group on photonic materials and fiber devices (FIMAP), continuing on developing innovative materials processing approaches and photonic device architectures to develop new solutions in energy harvesting, saving and storage, in sensing and monitoring, health care and smart fabrics.

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Concepts associés (25)

Diffusion de la matière

La diffusion de la matière, ou diffusion chimique, désigne la tendance naturelle d'un système à rendre uniforme le potentiel chimique de chacune des espèces chimiques qu'il comporte. La diffusion chimique est un phénomène de transport irréversible qui tend à homogénéiser la composition du milieu. Dans le cas d'un mélange binaire et en l'absence des gradients de température et de pression, la diffusion se fait des régions de plus forte concentration vers les régions de concentration moindre.

Équation de la chaleur

En mathématiques et en physique théorique, l'équation de la chaleur est une équation aux dérivées partielles parabolique, pour décrire le phénomène physique de conduction thermique, introduite initialement en 1807 par Joseph Fourier, après des expériences sur la propagation de la chaleur, suivies par la modélisation de l'évolution de la température avec des séries trigonométriques, appelés depuis séries de Fourier et transformées de Fourier, permettant une grande amélioration à la modélisation mathématique

Lois de Fick

vignette|250px|La diffusion moléculaire d'un point de vue microscopique et macroscopique. Les molécules solubles sur le côté gauche de la barrière (ligne violette) diffusent pour remplir le volume complet. En haut : une seule molécule se déplace aléatoirement. Au milieu : Le soluté remplit le volume disponible par marche aléatoire. En bas : au niveau macroscopique, le côté aléatoire devient indétectable. Le soluté se déplace des zones où les concentrations sont élevées vers les zones à concentrations plus faibles.

Noyau de la chaleur

En mathématiques, le noyau de la chaleur est une fonction de Green (également appelée solution élémentaire) de l'équation de la chaleur sur un domaine spécifié, avec éventuellement des conditions aux limites appropriées. C'est aussi un des outils principaux de l'étude du spectre du laplacien. Le noyau de la chaleur représente l'évolution de la température égale à une unité de chaleur en un point au temps initial.

Secondary treatment

Secondary treatment (mostly biological wastewater treatment) is the removal of biodegradable organic matter (in solution or suspension) from sewage or similar kinds of wastewater. The aim is to achieve a certain degree of effluent quality in a sewage treatment plant suitable for the intended disposal or reuse option. A "primary treatment" step often precedes secondary treatment, whereby physical phase separation is used to remove settleable solids.

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Séances de cours associées (64)

Principe d'entropie maximale : Équations différentielles stochastiques

Explore l'application du hasard dans les modèles physiques, en mettant l'accent sur le mouvement brownien et la diffusion.

Équation de la chaleur : Diffusion et distribution de la température

Explore la diffusion de la chaleur, la distribution de la température et l'équilibre thermique dans des systèmes complexes à l'aide de l'équation de la chaleur et des simulations Jupyter Notebook.

Diffusion: Vue macroscopique

Explore la diffusion d'un point de vue macroscopique, en mettant l'accent sur la dérivation de l'équation de diffusion par la conservation de masse et la loi de flux fixe.

Diffusion Thermique: Bases et Applications

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Conditions limites - 1D Systems

Couvre les conditions limites de diffusion de la chaleur dans les systèmes 1D.

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Michel Rappaz

Après un doctorat en physique du solide (1978) de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), un post-doc à Oak Ridge National Laboratory, Michel Rappaz rejoint l’Institut des matériaux de l’EPFL en 1981. Après un passage de deux ans dans un bureau d’ingénieurs, il revient à l’EPFL en 1984 où il est nommé Professeur titulaire en 1990, puis Professeur ordinaire en 2003. Après sa retraite de l’EPFL en 2015, il est actuellement Professeur émérite et consultant indépendant auprès de divers centres de recherche et industries. Ses principaux centres d’intérêt sont les transformations de phase et la solidification, en particulier le couplage des aspects macroscopiques de transferts de chaleur et de masse à l’échelle des procédés avec les aspects microscopiques de germination-croissance des microstructures et des défauts. Parmi ses diverses réalisations, on peut mentionner le développement d’Automates Cellulaires couplés avec la méthode d’Eléments Finis (modèle CAFE) pour la prédiction des structures de grains en solidification, le développement de modèles granulaires pour la fissuration à chaud, l’application de la méthode de champ de phase pour la compréhension de diverses microstructures, la découverte de la germination assistée dans certains alliages par des phases quasicrystallines, ainsi que de nombreuses études touchant aussi bien les aspects fondamentaux de formation des structures que des aspects plus appliqués des procédés. Certains modèles développés dans son laboratoire ont été commercialisés par une spin-off fondée en 1991 (Calcom SA), faisant partie actuellement du groupe français ESI. Michel Rappaz a initié en 1992 un cours annuel de formation continue en solidification, suivi à ce jour par plus de 900 participants venant d’une quarantaine de pays. Il collabore actuellement avec une autre spin-off du laboratoire fondée en 2014, Novamet SàrL. Michel Rappaz a reçu de nombreux prix et distinctions, en particulier le prix Mathewson de co-auteur (1994) et auteur (1997) de l’American Mineral, Metals and Materials Society (TMS), le prix de la fondation Koerber avec les Profs Y. Bréchet et M. Asbby (1996), la médaille Sainte-Claire Deville (1996) et la Grande Médaille (2011) de la Société Française des Matériaux (SF2M), le prix Bruce Chalmers de la TMS (2002), le prix Mc Donald Memorial Lecture du Canada (2005), la médaille d’or de la Société Européenne des Matériaux (FEMS, 2013) et le prix Brimacombe de la TMS (2015). Il fait partie des “Highly-Cited Authors” de ISI, il est fellow des sociétés ASM, IOP et TMS, et a écrit plus de 200 publications et deux livres.

Concepts associés (25)

Diffusion de la matière

Équation de la chaleur