CE08 - Matériaux métalliques et inorganiques et procédés associés

Structures nano-denses – DENSE

Résumé de soumission

La définition des caractéristiques des matériaux au niveau structurel est essentielle pour la conception de matériaux et de fonctions. Pour ce faire, il convient d'atteindre des conditions extrêmes de pression et de température pour synthétiser de nouvelles phases singulières. Nous nous concentrons sur la réalisation, l'optimisation et la caractérisation d'états extrêmes avec des paramètres thermodynamiques record avec une évolution contrôlable dans l'espace et le temps, vers de nouvelles phases mésoscopiques métastables et des matériaux super-denses. Le projet DENSE propose une technique innovante pour créer de nouvelles structures matérielles à haute densité dans la silice et les matériaux associés (matériaux durs, minéraux géo-chronométrés) ; des phases vitreuses à haute densité jusqu'à de nouvelles formes cristallines. Ceci est basé sur des conditions extrêmes induites par irradiations laser ultrarapides confinées dans le volume à l'échelle nanométrique pour générer de nouvelles phases matérielles et polymorphes. Le concept vise à combiner de forts déséquilibres, des niveaux de pression extrêmes et des hautes vitesses de trempe pour favoriser de nouveaux arrangements structurels résultant de taux de compression élevés et de trajectoires thermodynamiques inhabituelles tout en évaluant leurs propriétés, notamment mécaniques. Ainsi, le projet vise à acquérir un important corpus de connaissances dans un domaine peu exploré qui peut avoir un grand intérêt. La technique implique l'utilisation de faisceaux laser avancés et de géométries non diffractives qui peuvent conduire à des conceptions innovantes de densification et à des niveaux de confinement énergétique sans précédent. Des techniques d'observation quantitative multiéchelles sont proposées afin de dresser l'évolution temporelle de la matière, permettant d'identifier les processus de transformation de façon à élucider le caractère displacif ou nucléée de la transition. Les propriétés mécaniques des nouvelles formes structurelles seront évaluées à l'aide de tests nanomécaniques innovants pour évaluer les performances mécaniques de ces phases par rapport à leur structure. Ainsi, en combinant des mises hors équilibre ultra-rapides avec de fortes contraintes thermo-mécaniques, nous cherchons à identifier les sources et processus de transformation. Nous nous basons sur l'utilisation de sources d'irradiation modulées spatio-temporellement, sur l'observation de la dynamique des structures et sur la simulation de nouvelles phases et l'évaluation de leurs propriétés mécaniques. Nous nous attendons à un gain de connaissances important dans la compréhension du comportement du matériau dans des conditions extrêmes à forts rendements de déformation et lors de la réalisation de phases compactées singulières. L'application de ces techniques à des matériaux de silice pour générer des phases à haute pression porte non seulement un fort potentiel technologique (avec un intérêt spécifique pour la mécanique des phases denses) mais également un intérêt fondamental comme marqueur dans les interactions géophysiques à haute énergie. À cette fin DENSE a proposé un consortium pluridisciplinaire qui possède une vaste expertise en ingénierie de faisceau laser, en sondage de phénomènes laser, en simulation de transformation de la matière, sur le sujet des matériaux vitreux et avec des compétences en caractérisation électronique, structurelles et mécanique, afin de répondre au mieux aux défis posés par le projet. La stratégie vise à développer des géométries d'irradiation efficaces, des méthodes d'observation in-situ, des méthodes de simulation prédictive et de caractérisation avec une connaissance approfondie de la physique des transformations structurelles. L'enjeu est de porter le dépôt d'énergie à des niveaux record, de valider des scénarios de transformation basée sur l'évolution dynamique et d'accroître la compréhension de la structure des matériaux, de leur métastabilité et propriétés mécaniques

Coordination du projet

Razvan Stoian (Laboratoire Hubert Curien)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LaMCoS LABORATOIRE DE MECANIQUE DES CONTACTS ET DES STRUCTURES
LabHC Laboratoire Hubert Curien
LGF LABORATOIRE GEORGES FRIEDEL
LGL-TPE Laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes et environnement
FEMTO-ST INSTITUT FRANCHE-COMTE ELECTRONIQUE MECANIQUE THERMIQUE ET OPTIQUE - SCIENCES ET TECHNOLOGIES

Aide de l'ANR 652 397 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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