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Éducation technologique et sciences de l’ingénieur

 | 
Joël Lebeaume
, 
Abdelkrim Hasny

Partie 1. Contenus, curriculums : Regards sur le renouvellement contemporain

Tendances actuelles et orientations possibles des formations universitaires en France sur les matériaux du point de vue de la chimie

Nathalie Magneron et Jean-Louis Martinand

Texte intégral

1Les matériaux sont omniprésents aujourd’hui. Si la pierre, l’acier, les plastiques… ont marqué différentes époques (Bensaude-Vincent, 1998 ; Priester, 2008), il est plus difficile de citer la ou une famille de matériaux caractéristique du xxie siècle tant l’offre est multiple. En effet, depuis une quarantaine d’années, le développement des recherches portant sur les matériaux et les procédés de transformation a conduit à un « hyper-choix » de matériaux (Manzini, 1989) en vue d’une application précise. Ce développement a engendré de nouvelles technologies au service des besoins divers (énergétiques, de produits nouveaux, de logement, de santé…) et des aspirations à un développement durable.

2Désormais, l’élaboration de matériaux sur mesure par intervention directe au niveau moléculaire pour obtenir des propriétés et caractéristiques souhaitées, nécessite des développements technologiques aux échelles micro et nanométrique et non seulement macroscopique ou mésoscopique. L’ère du matériau sur mesure qu’inaugure ce début du xxie siècle ne permet plus d’envisager séparément fonctionnalité(s), structures et procédés d’élaboration et de transformation. Il ne s’agit plus de choisir des « matériaux de rencontre » (Bréchet, 2013) parmi une large palette mais de concevoir des matériaux aux propriétés spécifiques (Bensaude-Vincent, 2004, 2009) à partir de leur microstructure, dans des systèmes techniques et économiques donnés, et faisant appel à une multitude de technologies. Celles-ci doivent prendre en compte un ensemble de mutations interdépendantes :

  • scientifiques (par exemple en chimie : chimie intégrative, chimie « douce », chimie du végétal) ;
  • économiques (raréfaction des matières premières fossiles, économie circulaire...) ;
  • environnementales (accès aux ressources naturelles, gaspillages et pollutions, exigence de modes de production et de consommation durables...) ;
  • réglementaires et normatives (réglementation environnementale, REACH (Registration Evaluation and Autorisation of CHemicals), directives européennes concernant la fin de vie des matériaux) ;
  • technologiques (écotechnologies, nanotechnologies).

3Ces avancées scientifiques et technologiques permettent de concevoir des produits innovants, tout en répondant à des demandes économiques et politiques et à des besoins sociaux ; elles impliquent de revoir en permanence la formation des spécialistes des matériaux.

4Après une clarification du concept de matériau permettant de donner des éléments d’analyse, est étudié un large échantillon de formations de Master centrées sur les matériaux et plus particulièrement celles relevant de la mention chimie. Ce choix privilégie la discipline académique qui apporte traditionnellement la plus grande contribution aux formations sur les matériaux et doit permettre d’apprécier l’impact éventuel de la « chimie durable » ou « chimie verte » en tant que nouveau complexe techno-scientifique et économique sur les contenus de formation.

5La chimie est un champ disciplinaire pertinent pour aborder les questions de sciences et technologies des matériaux car elle intervient au cœur de la conception d’un matériau sur mesure et est soumise à toutes les mutations précédemment citées. De plus, les secteurs industriels de la chimie et des matériaux sont, par les produits qu’ils fournissent et les marchés de matières premières et d’applications qu’ils impliquent, des secteurs qui mobilisent à la fois la chimie scientifique centrée sur l’explication des phénomènes, la création de substances et l’imagination de processus, la « chimie industrielle » focalisée sur les voies d’obtention, l’utilisation des matières premières, les fonctionnalités économico-environnementales, et le génie des procédés dont les objectifs sont la conception, l’optimisation, le dimensionnement, la production. Ces secteurs qui allient chimie et technologies des matériaux posent alors la question de leurs relations en termes de complémentarités et d’intégrations.

1. Matériaux, sciences et technologies des matériaux : la pyramide des matériaux et l’analyse des formations

6Les questions de la conception d’un matériau en vue d’un usage précis et dans un contexte donné sont rassemblées en une pyramide à cinq pôles (figure 1 : National Research Council, 1999) :

  • le pôle « structure / composition » qui explicite l’arrangement des atomes à différentes échelles (nano-, méso-, micro-, macro-échelle) ;
  • le pôle « synthèse et transformations » en jeu dans la mise en œuvre et l’usage d’un matériau ;
  • le pôle « propriétés » physico-chimiques, mécaniques, électriques… ;
  • le pôle « fonctionnalité(s) » (performance en anglais), capacité à satisfaire des besoins ;
  • le pôle « besoins des utilisateurs / contraintes ».

Figure 1 : Pôles caractéristiques de la science des matériaux (National Research Council, 1999)

Figure 1 : Pôles caractéristiques de la science des matériaux (National Research Council, 1999)

7Ces pôles désormais indissociables pour les matériaux sont-ils présents dans les formations sur les matériaux de niveau Master ? Sont-ils problématisés et mis en interaction ? Si oui, quelle rationalité dominante sous-tend les choix de contenu ? S’agit-il d’une rationalité scientifique centrée sur l’explication des phénomènes et la production de connaissances, ou bien d’une rationalité technique centrée sur les procédés, l’élaboration, les usages et la conception, permettant de développer des technologies ? Les mutations socio-économiques qui affectent les pôles sont-elles explicitées ? Comment ? Ces questions doivent être posées aujourd’hui à propos de toute formation spécialisée et même de toute éducation générale qui aborde les matériaux en se préoccupant de les mettre en correspondance avec les pratiques et problématiques actuelles. L’étude des formations de niveau Master, qui devraient jouer un rôle précurseur fournira dans un premier temps des indices de cette mise à jour.

2. Formations sur les matériaux en France : des formations pluridisciplinaires non intégrées

8Si aux États-Unis, le domaine « Materials science and engineering » s’est constitué à partir des départements universitaires de métallurgie et a donné naissance à des formations de science(s) des matériaux (Brostow, 2001), le cas français est sensiblement différent dans la mesure où les universités sont structurées en unités de formation et de recherche (UFR) composées elles-mêmes de départements disciplinaires (physique, chimie…) dont les enseignants-chercheurs appartiennent à des laboratoires liés à des organismes de recherche majoritairement structurés en départements ou en sections disciplinaires. Ces départements ou sections ont des appellations le plus souvent liées à des thématiques qui peuvent varier au gré des avancées scientifiques. Cependant, le secteur « chimie » apparait comme une exception historique dans la mesure, aussi bien du point de vue du Centre National de Recherches scientifiques (CNRS) que de celui de la Direction de la Recherche, où il existe toujours un département ou une section « chimie ». Actuellement en France, il n’existe que quelques UFR et départements de sciences des matériaux. Même si la tendance est d’organiser les universités en instituts (par exemple à Lyon, Mulhouse, Orléans…) comme dans d’autres pays d’Europe tels que l’Allemagne ou l’Italie, permettant ainsi de créer des instituts « matériaux », les sciences des matériaux au sein des universités sont fondées sur des collaborations conjoncturelles entre différents départements. Cette organisation induit la mise en place de formations pluridisciplinaires faisant intervenir des acteurs de spécialités différentes.

9Après une présentation succincte de l’ensemble des formations de Master centrées sur les matériaux en France, sont examinées la place relative des apports de la chimie et à la prise en compte de la chimie durable dans ces formations.

2.1 Les Masters sur les matériaux : quelles disciplines au cœur des formations ?

10L’examen des catalogues de formations présents sur les sites Web des quatre-vingt-trois universités françaises (hors écoles d’ingénieurs) montre que cinquante et une proposent des formations de Master dont les intitulés de la mention, de la spécialité ou du « parcours » contiennent le terme de matériaux et/ou dont l’appellation porte sur une famille particulière de matériaux (polymères, céramiques…). Si pour l’année 2011-2012, ces formations sont au nombre de cent trente-cinq, cela ne signifie pas pour autant que ce sont les seules formations centrées sur les matériaux. En effet, des formations rattachées aux génies civil, thermique, électrique, nucléaire… à la mécanique peuvent également être fortement focalisées sur les matériaux (par exemple, spécialités : Génie civil, architecture et construction ; ingénierie de la production et de la conception de produits ; conception innovante – maintenance – durabilité). Les cent trente-cinq formations repérées appartiennent toutes au domaine « Sciences – Technologie - Santé », et sont situées dans trente-six mentions différentes (tableau 1).

Tableau 1 : Mentions et nombre de spécialités et parcours (sur fond grisé : formations associées à une mention chimie).

Intitulés des mentions Nombre
Sciences de la matière 7
Matériaux 27
Sciences des matériaux 3
Matériaux pour le stockage et la conversion de l’énergie 1
Ingénierie des matériaux et des procédés 1
Sciences des matériaux et chimie organique 1
Matériaux, chimie, microtechnologie 2
Chimie et matériaux 2
Chimie 20
Chimie et procédés 1
Chimie et physicochimie moléculaire 1
Chimie et environnement 1
Physique et chimie des matériaux 2
Chimie, ingénierie de la santé, biomatériaux 1
Biologie, santé 1
Ingénierie pour la santé et le médicament 1
Biologie 1
physique 5
Physique et application 2
Mathématique, physique et application 1
Physique, électronique, électrotechnique et automatique 1
Physique et sciences pour l’ingénieur 8
Sciences pour l’ingénieur 17
Sciences pour l’ingénieur et environnement 1
Physique et mécanique 3
Physique, mécanique et sciences pour l’ingénieur 3
mécanique 1
Mécanique et ingénierie 2
Ingénierie mécanique et civile 1
Mécanique, énergétique, génie civil et acoustique 1
Mécanique et génie civil 1
Génie civil 3
Sciences de la terre, de l’univers et de l’environnement 2
Sciences, technologie et environnement marin 2
Sciences et génie de l’environnement 2
Géoenvironnement 1

11Si la diversité des appellations des mentions fait ressortir une pluridisciplinarité assez confuse de la thématique des matériaux, la chimie, la physique ou les sciences de l’ingénieur apparaissent comme les disciplines qui la prennent le plus en charge. Ceci suggère la prévalence de points de vue privilégiés, centrés sur une discipline de « cœur » avec des questions spécifiques et des rationalités différentes. Ce sont ces points de vue et ces rationalités que l’analyse doit mettre en évidence en ne s’intéressant qu’aux trente et une formations appartenant à une mention de chimie.

2.2. Les formations de chimie : analyse des unités de contenu

12Parmi les trente et une formations associées à une mention de chimie, une seule n’a pas été analysée car elle ne présente pas de contenus sur le site Web. La spécialité polymère pour technologies avancées apparaît dans deux mentions de chimie différentes. Les intitulés de ces spécialités (S) ou parcours (P) sont présentés dans le tableau 2.

Tableau 2 : Intitulés des spécialités (S) et des parcours (P) inscrits dans une Mention Chimie

Polymères et colloïdes (S)
Synthèse et propriétés des matériaux inorganiques (S)
Matériaux (S)
Chimie fine, matériaux fonctionnels et nanosciences (S)
La synthèse de matériaux organiques et inorganiques (P)
Matériaux céramiques pour l’Énergie (P)1
Procédés d’Élaboration des Céramiques Avancées (P)1
Polymères & Surfaces : Structure & Fonction (S)
Polymère pour technologie avancée (S)2
Matériaux en couches minces et nouvelles technologies pour l’énergie (S)3
Matériaux avancés et de haute technologie (S)3
Surfaces, Interfaces, Matériaux fonctionnels (S)
Surfaces, Couches Minces, Nanomatériaux (S)
Matériaux et Molécules (S)4
Chimie fine, matériaux fonctionnels et nano sciences (S)
Polymères pour technologies avancées (S)5, 6
Ingénierie des Systèmes Polymères (S)
Chimie, matériaux et procédés pour l’énergie et le développement durable (S)
Milieux divisés, matériaux poreux et couches minces (S)
Molécules et Matériaux Organiques (S)
Chimie de la Vie, de l’Environnement et des Matériaux pour un environnement durable (S)
Biomatériaux (S)7
Matériaux pour les structures et l’énergie (S)8
Polymères fonctionnels (S)8
Matériaux et Microsystèmes en Couches Minces (S)
Matériaux pour les Structures et l’Énergie(S)
Chimie et physico-chimie des matériaux (S)
Chimie du solide et des matériaux (S)
Matériaux et entreprise (S)

Mentions autre que « chimie » : 1Physique et chimie des matériaux, 2Chimie et environnement, 3Matériaux, Chimie, Microtechnologies, 4Sciences des matériaux et chimie organique, 5chimie et procédés, 6Chimie et physicochimie moléculaires, 7Chimie, ingénierie de la santé, biomatériaux, 8Chimie – matériaux.

 

13Chaque descriptif des formations a été analysé en classant les éléments de contenu et les unités d’enseignement dans une discipline spécifique de la chimie (chimie analytique, chimie organique, chimie inorganique, chimie-physique, chimie théorique, chimie du solide, chimie de synthèse, génie chimique… (Laszlo, 2013) (tableau 3).

Tableau 3 : Exemples des unités constitutives

Chimie analytique Chimie physique Chimie théorique Chimie de synthèse Génie chimique Chimie du solide
Chromato-graphie
Spectrochimie (RMN, IR…)
Thermo-dynamique
Cinétique chimique
Mécanismes réactionnels
Mécanique quantique
Modélisation moléculaire
Polymérisa-tion
Catalyse
Synthèse multiétape
Transferts : Quantité de mouvement, matière, chaleur
Chimie industrielle
Mise en œuvre
Mise en forme
Cristallographie
élaboration de matériaux
propriétés
  • 1 12 principes de la chimie durable : 1. Prevention, 2. Atom Economy, 3. Less hazardous chemical synt (...)

14Dans un second temps, sont caractérisées la manière et les limites des prises en charge (ou non prises en charge) des mutations qui font de la chimie, en tant que créatrice de matériaux, une science et une technologie en pleine évolution. Dans la mesure où aujourd’hui la chimie n’a pas pour seule mission d’inventer de nouveaux matériaux, mais doit mettre en œuvre de nouvelles stratégies propres, économiques et durables, elle doit contribuer à choisir à bon escient les matières premières, à imaginer de nouveaux procédés de synthèses (complexité, coût énergétique, solvants, toxicité, usages des déchets, recyclage). Cette chimie durable au sens de Maxim (2011), en plus des douze principes1 de la chimie verte énoncés par Anastas (1998, 2010) prend donc en compte les enjeux sociétaux, économiques et politiques de la production des matériaux. La chimie durable peut être vue comme un complexe scientifique et économique, un ensemble multi-domaines dont les composantes et leurs relations relèvent des pratiques scientifiques et techniques, de la réglementation, de facteurs culturels, de la prise en compte des risques, de la viabilité économique, de logiques sociales (Maxim, 2011). Pour rendre compte de la prise en charge des mutations de la chimie sont ainsi repérées dans les formations, la présence ou l’absence d’éléments constitutifs de la chimie durable, de leur domaine d’appartenance, ainsi que leur place au sein du cursus.

3. Diversité des points de vue chimiques sur les matériaux

15L’analyse des contenus de formation selon les disciplines constitutives de la chimie permet de mettre en évidence les pôles caractéristiques de la science des matériaux ainsi que la (ou les) rationalité(s) dominantes(s).

3.1. Les pôles de la pyramide des matériaux privilégiés par les formations

16Les éléments d’analyse présentés permettent de distinguer trois types de formations :

  • Des formations dont les unités d’enseignement portent sur les méthodes d’analyse, la chimie physique, la chimie du solide et les différentes techniques de synthèse sans qu’il y ait focalisation sur une famille de matériaux précise. Il peut s’agir de matériaux de structure ou de matériaux « fonctionnels ». Les questions soulevées dans ces formations sont : comment synthétiser tel type de matériaux, quelles sont les propriétés de ces matériaux ? Qu’est-ce qui en explique les propriétés ? Elles concernent donc les relations entre la structure, les propriétés et la synthèse (schéma A de la figure 3). Lorsque les fonctionnalités sont présentes dans les formations, elles sont traitées de façon disjointe et annexe, à la fin d’une unité d’enseignement et sous forme d’applications sans que des liens apparaissent avec les autres pôles. La rationalité privilégiée est essentiellement scientifique, une rationalité d’« intelligibilité ». Sur les trente formations analysées, neuf peuvent être répertoriées dans cette catégorie.
  • Des formations centrées sur un matériau donné ou une famille de matériaux (les polymères, les céramiques) qui sont alors étudiés du point de vue de leur structure, de leur synthèse, de leurs propriétés, de leur mise en œuvre et mise en forme en tenant compte de certaines contraintes environnementales. Là encore, si des applications sont données, elles sont en marge des autres unités d’enseignement. Si les pôles privilégiés pour une famille de matériaux sont la structure, les propriétés, la synthèse / les procédés, deux autres pôles sont également pris en charge : les contraintes environnementales et les fonctionnalités (schéma B de la figure 3). Les questions soulevées dans ces formations concernent toujours les relations entre structure – propriétés – synthèse pour une famille de matériaux et également les procédés de fabrication dans un contexte environnemental donné. La rationalité développée est une rationalité de type « génie » ; elle est toujours scientifique mais étendue aux procédés de fabrication dont les unités d’enseignement relèvent du génie chimique, et aux utilisations. Douze formations sont de ce type.
  • Neuf formations sont orientées par le domaine d’application et donc liées au génie chimique et à l’industrialisation (schéma C de la figure 3). Elles concernent soit une famille de matériaux soit un ensemble de matériaux différents. Dans ce cas, les contenus de formation répondent aux questions : Quels matériaux en vue d’une application précise ? Pour quelle(s) fonctionnalité(s) ? Quels procédés de synthèse et de transformations ? Avec quelles contraintes ? Les matériaux étudiés sont des matériaux existants. Il s’agit d’effectuer des choix parmi un catalogue de matériaux. Dans ces formations, la juxtaposition de différentes sous-disciplines de la chimie (chimie physique, chimie du solide, chimie analytique, chimie organique…) est privilégiée en lien direct avec les applications visées. Par exemple, la formation intitulée « matériaux céramiques pour l’énergie », aborde dans un premier temps, les bases en chimie et physique des solides, nécessaires à 1) la compréhension des relations existantes entre structures, microstructures et propriétés, 2) la connaissance des principales méthodes de synthèse, de caractérisation et de mesure des propriétés des matériaux, et 3) la compréhension des mécanismes fondamentaux et des processus physico-chimiques qui régissent les procédés d’élaboration des matériaux céramiques.

17Dans un second temps, les unités d’enseignement visent à faire comprendre en utilisant les connaissances abordées auparavant les problématiques propres aux matériaux céramiques lorsque ceux-ci sont utilisés pour la production d’énergie (exemple des céramiques pour l’énergie nucléaire : prise en compte des contraintes de fonctionnement des chaudières, conditions de sûreté, de sécurité, inertie chimique des céramiques associée à la bonne tenue sous irradiation, contrôle des réactions nucléaires….). Deux types de rationalité coexistent : une rationalité scientifique et une rationalité technique liée aux différents génies concourant au génie nucléaire.

18Cet état des lieux permet de constater que dans les deux premiers types de formations, le problème de la conception d’un matériau en tant que matière travaillée par l’Homme pour produire des fonctionnalités ou des propriétés ne semble pas complètement pris en compte. En effet, les process d’élaboration et de transformation qui donnent au matériau une structure plus ou moins complexe à différentes échelles (nano, méso, micro, macro), qui elle-même permet de déterminer ses différentes propriétés et fonctionnalités (chimiques, physiques, mécaniques, électriques, thermiques), doit s’appuyer sur la trilogie : mise en œuvre – structure à différentes échelles – propriétés. Or, les procédés de mises en œuvre que sont la mise en forme, les différents types de traitement, les assemblages ne sont pas abordés dans leur ensemble. Le cœur de la chimie dans ces deux types de formation est la mise en relation entre la synthèse (comme procédé de fabrication en laboratoire : synthèse d’un polymère, d’une céramique), la structure et les propriétés à différentes échelles. En ce sens, il s’agit de formations de spécialistes – chimistes « de la matière solide ». Dans le troisième type, le point de vue « mise en œuvre » ne s’arrête pas au procédé (à la synthèse) ; il soulève les questions de traitement, de mise en forme, d’assemblage, sans pour autant aborder les questions d’industrialisation du process.

19Dans les trois cas, la rationalité dominante est donc essentiellement ou tendanciellement une rationalité de type scientifique, étendue à certaines préoccupations techniques et pouvant impliquer alors des éléments de rationalité d’efficience et de responsabilité professionnelle, c’est-à-dire des logiques d’utilisation à bon escient des ressources pour produire des biens en respectant des moyens, des normes et des objectifs.

Figure 4 : Les pôles et les relations privilégiés par les trois types de formations en chimie

Figure 4 : Les pôles et les relations privilégiés par les trois types de formations en chimie

20Dans le troisième type de formation, la conception d’un matériau dans un environnement donné, est explicitée en termes de choix, de compromis, de combinaisons de matériaux existants pour une optimisation par rapport à un cahier des charges. La conception d’un nouveau matériau dans les formations part toujours de matériaux déjà existants ce qui n’est pas le cas des matériaux sur mesure dont la conception doit « répondre en général à un cahier des charges hautement contradictoire qui rendrait impossible sa réalisation par un matériau existant » (Bréchet, 2005, 2013).

21Dans les trois types de formation, toutes les relations entre les pôles de la pyramide ne sont pas étudiées et les formations ne posent pas les questions : Quelles modifications apportent un changement de structure à différentes échelles du point de vue des propriétés, de la synthèse, des procédés de fabrication, de la mise en forme ? Cette mise en forme change-t-elle d’ailleurs les propriétés ? De plus, les formations sont rarement associées à des démarches de modélisation, de simulation, d’optimisation. On peut en conclure qu’au moment de la constitution du corpus de contenus de formation de Master en science des matériaux, aucun des trois types de formation sur les matériaux n’est arrivé à une intégration suffisante pour maîtriser au moins dans un domaine, l’ensemble des pôles et des relations que suggère la pyramide des matériaux.

3.2. Quelle prise en compte de la chimie durable dans les formations sur les matériaux ?

22Le repérage des éléments constitutifs de la chimie durable dans les descriptions de contenus des formations (chimie organique et développement durable ; contexte réglementaire ; chimie verte ; nouvelles méthodes de synthèse – développement durable ; enjeux actuels et évolution de l’industrie chimique, catalyse…), met en évidence une prise en charge limitée. Seuls les aspects de réglementation, de raréfaction des matières premières, d’amélioration des synthèses et procédés sont abordées. En effet, si sur les trente formations, toutes abordent des éléments de la chimie durable à propos de synthèses à travers des unités d’enseignement traitant de chimie organique moderne, de catalyse, de chimio-, régio-, et stéréo-sélectivité, les principes de la chimie durable restent implicites dans les descriptifs étudiés. Des visées telles qu’éviter la production de résidus indésirables, économiser des atomes et des étapes, concevoir des synthèses et des produits moins toxiques, limiter les dépenses énergétiques, utiliser des ressources renouvelables, prévoir le recyclage… ne sont pas précisées. Ces contenus d’enseignement, qui sont néanmoins obligatoires, paraissent comme plaqués.

  • 2 Risques chimiques, sécurité, environnement ; physico et toxico-chimie de l’environnement – universi (...)

23Les deux seuls enjeux alors pris en compte sont l’enjeu environnemental et l’enjeu économique. Les aspects de gestion des risques du point de vue social et politique, de communication à destination de différents publics, de position des acteurs en tant que chimistes avec des responsabilités de nature diverse, d’études toxicologiques et écotoxicologiques sont quasi absents, excepté pour trois formations2. Les douze principes de la chimie verte située dans un contexte sociétal ne semblent pas d’une part faire l’objet d’un enseignement explicite dans la chimie sur les matériaux et d’autre part ne provoquent pas une réintégration et une reproblématisation, par une approche systémique interdisciplinaire impliquant sciences de l’ingénierie, sciences de la nature et sciences de la société, dans les formations.

24Enfin, contrairement aux syllabus sur la synthèse, les enjeux sociétaux sont abordés en option, au choix des étudiants et déconnectés du reste de la formation. Il n’y a pas d’interrogation sur les modèles économiques capitalistiques qui s’imposent alors comme des « contraintes » à l’élaboration et aux usages des matériaux. Et alors qu’on caractérise certaines ères du développement socio-technique de l’humanité par leurs matériaux caractéristiques, la question du rôle de l’innovation pour les matériaux dans le développement humain futur n’est pas posée : le « développement durable » est réduit à la durabilité environnementale.

4. Conclusion : orientations possibles pour des formations de chimie sur les matériaux

25L’étude « technologies clés 2015 » (France, Ministère de l’économie, des finances et de l’industrie, 2010 pour la quatrième édition) met en avant l’importance de travailler dans le cadre chimie et technologies des matériaux sur la conception même de matériaux : il ne doit plus s’agir de concevoir et produire des matériaux comme produits, mais des fonctionnalités auxquelles sont associées des connaissances scientifiques et des technologies (technologies durables, technologies de performances, technologies alternatives) permettant ainsi de proposer des solutions « sur mesure » à une demande précise prenant aujourd’hui en compte des enjeux du développement durable. Cette mutation impose de penser l’étude des matériaux selon une approche systémique dans laquelle les fonctionnalités constituent l’interface entre produits et matériaux.

26Ces exigences en termes de fonctionnalités, et plus généralement de développement durable étant toujours plus impérieuses dans le développement de matériaux radicalement nouveaux, de matériaux hybrides, de matériaux sur mesure en vue d’applications précises font que les problèmes de matériaux sont un des foyers essentiels des processus d’innovation◄►invention industrielles. Dans la mesure où la science et l’ingénierie des matériaux sont fortement imbriquées (Dijksman-Valentin, 2006), ce processus d’innovation qui touche les matériaux ne peut pas être pensé de façon linéaire au sens de Schmookler (1966), ni de façon séquentielle au sens de Kline et Rosenberg (1986) mais bien comme un processus systémique impliquant un réseau d’acteurs aux compétences spécifiques. Penser les matériaux de demain implique donc la formation d’une représentation systémique opérationnelle des processus d’innovation/invention pour lesquels des savoirs théoriques et pratiques, multiréférentiels, sont articulés et mobilisables, situés techniquement, économiquement, juridiquement et politiquement.

27Plus précisément, mettre en place des formations sur les matériaux, devrait engager du point de vue « chimique », à former les étudiants aux processus d’innovation par la position et la résolution de problèmes complexes mettant en relation les différents pôles de la pyramide des matériaux, prenant en compte les exigences de durabilité environnementale et de développement humain, et nécessitant la participation de partenaires sociaux et institutionnels divers (entreprises, collectivités, laboratoires de recherche…). Du point de vue didactique, comme pour l’Éducation au développement durable (Martinand, 2013), il conviendrait à la fois de mettre à jour les contenus de chaque sous-discipline de la chimie en réfléchissant aux rationalités et technicités (aux façons de résoudre des problèmes qui demandent de la conception via des dispositifs techniques) en jeu, de proposer des investigations multiréférentielles – et pas seulement interdisciplinaires – d’enjeux d’invention, d’innovation et d’utilisation de matériaux et de fonctionnalités, et de monter des projets technologiques de conception et de réalisation.

Notes

1 12 principes de la chimie durable : 1. Prevention, 2. Atom Economy, 3. Less hazardous chemical synthesis, 4. Designing safer chemicals, 5. Safer sovents and auxiliaries, 6. Design for energy efficiency, 7. Use of renewable feddstocks, 8. Reduce derivatives, 9. Catalisis, 10. Design for degradation, 11. Real-time analysis for pollution prevention, 12. Inherently safer chemistry for accident prevention.

2 Risques chimiques, sécurité, environnement ; physico et toxico-chimie de l’environnement – université Bordeaux I / polymères et colloïdes, synthèse et propriétés des matériaux inorganiques ; éco-toxicologie – université de Lille / ingénierie des systèmes polymères

Table des illustrations

Titre Figure 1 : Pôles caractéristiques de la science des matériaux (National Research Council, 1999)
URL http://books.openedition.org/septentrion/docannexe/image/19156/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 63k
Titre Figure 4 : Les pôles et les relations privilégiés par les trois types de formations en chimie
URL http://books.openedition.org/septentrion/docannexe/image/19156/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 107k

© Presses universitaires du Septentrion, 2015

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540

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