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Matériaux (2001-2006)

Directeur scientifique : Marc Ledoux
Directeur du programme : Francis Teyssandier

Site du RNMP (Réseau de Recherche et d'Innovation Technologiques Matériaux et Procédés) : www.reseau-materiaux.com.fr

 

 

Contexte du programme

Selon la définition donnée par J.P. Causse il y a une quinzaine d'années, «le domaine des matériaux recouvre l'ensemble des solides - éventuellement des fluides - qui permettent la réalisation des objets utilisés par l'homme». L'importance des enjeux économiques, liés au volume et à la diversité des activités industrielles concernées explique l'émergence de la science et du génie des matériaux. Cette discipline, après s'être imposée dans les pays anglo-saxons, s'est peu à peu affirmée dans les autres pays et, en particulier, en France.

Les matériaux sont au coeur des métiers de transformation et de production. En effet, les développements nouveaux dans des secteurs aussi divers que le génie civil et l'habitat, les transports, la production et la transformation de l'énergie, le traitement, la transmission et le stockage de l'information, le spatial, la santé, le sport et les loisirs... dépendent du progrès des matériaux, de la maîtrise et de l'optimisation des procédés d'élaboration et de transformation. La compétitivité des entreprises dépend pour une grande part de leur aptitude à mieux maîtriser l'élaboration de produits semi-finis, leur transformation et leur emploi.

Depuis plus d'une décennie, le CNRS a mis en oeuvre des programmes de recherche qui ont mobilisé les équipes de nombreux laboratoires, relevant surtout des départements SPM, SPI et SC. Ainsi, a-t-il suscité le développement de partenariats forts, tant avec les organismes publics, EPIC ou EPST, qu'avec les industries, parmi lesquelles figurent plusieurs leaders mondiaux dans leurs domaines. Le cadre stratégique d'une action «matériaux» a été examiné au cours d'une étude menée en 1995 avec les directions des Départements Scientifiques concernés. Ont ainsi été recensés plus de 200 laboratoires du CNRS qui mènent, pour partie ou en totalité, des recherches dans le domaine des matériaux. Plus récemment, une réflexion interne, conduite par plusieurs groupes de travail, s'est traduite sous forme de «Cahiers de Synthèse». Ces derniers couvrent la plus grande partie du champ disciplinaire et offrent une visibilité accrue des activités de recherche menées à l'heure actuelle au CNRS. Les conclusions et les recommandations formulées par les coordonnateurs et exposées lors du colloque de lancement du programme à Lyon en décembre 1997, constituent une part majeure de l'assise sur laquelle la politique scientifique du CNRS est appelée à se développer pendant les prochaines années.

Le champ d'action du programme est vaste, car il s'étend naturellement de la conception et de l'élaboration de matériaux nouveaux - qui seront ceux utilisés dans les technologies de demain - à la compréhension du comportement des matériaux d'usage courant, dont la complexité commence à être appréhendée grâce à de nouveaux outils conceptuels et à des méthodes de caractérisation toujours plus performantes.

Les matériaux d'usage, en particulier, nécessitent des travaux sur des objectifs définis en commun avec les entreprises. Entrent dans cette catégorie les matériaux de grande diffusion, comme les métaux et alliages, les polymères et les composites, les verres, les matériaux de construction.... Dans ce cadre, il s'agit moins d'offrir des solutions alternatives à des procédés qui s'appuient sur une longue expérience industrielle et qui peuvent difficilement être remis en cause (sauf sous l'effet de contraintes réglementaires, comme celles liées à l'environnement) que de permettre une meilleure connaissance de base du matériau et de son évolution. Pluridisciplinaires et inséparables dans leur principe, la science et le génie des matériaux impliquent souvent des allers et retours incessants entre les matériaux «modèles» qu'affectionnent les chimistes ou les physiciens et les matériaux «réels» de l'ingénieur. Ce dernier, compte tenu des progrès récents dans les domaines de l'instrumentation, de la modélisation, et de la prévision des lois de comportement, exprime de plus en plus la nécessité de prendre en compte à la fois la complexité «interne» des matériaux et la complexité «externe» des conditions d'usage.

Force est de constater également que les matériaux utilisés pour réaliser tel ou tel projet sont ceux qui existent au moment du démarrage du projet. La levée de verrous technologiques est donc souvent liée à la découverte et à la mise au point de matériaux nouveaux. dont l'originalité peut résulter de leur formulation comme de leur architecture (nanostructures et microstructures contrôlées, multimatériaux, matériaux adaptatifs....). Une politique scientifique digne de ce nom se doit d'anticiper au niveau du choix des matériaux appelés à un développement possible. Le CNRS y est préparé, en particulier grâce à l'approche systémique qui met en jeu une boucle rétroactive au niveau des relations structure/propriétés : déjà largement répandue dans les laboratoires, elle doit prouver ici son efficacité.

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Objectifs généraux du programme

Les principaux objectifs du programme Matériaux sont aujourd'hui les suivants :

1 - Susciter et promouvoir de nouvelles fonctions susceptibles d'être assurées par les matériaux dans l'ensemble des technologies :

  • en valorisant les avancées des laboratoires dans le domaine de la synthèse et de l'élaboration ;
  • en favorisant la création ou l'adaptation de matériaux destinés à satisfaire des conditions nouvelles d'usage.

2 - Contribuer à l'amélioration continue de matériaux préexistants :

  • en facilitant les évolutions de formulations ou de procédés qui ont pour objectifs des économies de matière, d'énergie ou de rejets définitifs et une amélioration des coûts ;
  • par la mise en place d'une capacité d'ingénierie des matériaux, susceptible d'exploiter au mieux les relations existant entre le procédé de mise en uvre, la microstructure et les propriétés des matériaux ;
  • en faisant progresser la connaissance des facteurs qui permettent le dimensionnement et conditionnent le fonctionnement des pièces (maîtrise des changements d'échelle, du nano au macro, détermination des lois de comportement, en particulier sous l'effet de sollicitations multiples, contrôle et maîtrise de l'endommagement).

3 - Comprendre les mécanismes limitant les performances, la fiabilité et la durée de vie des matériaux. Définir et contribuer à l'implantation des matériels spécifiques à ces travaux, notamment ceux en conditions extrêmes.

4 - Soutenir les actions portant sur la conception, la réalisation, la caractérisation et la modélisation de matériaux d'architecture complexe (matériaux polyphasés, multimatériaux et composites, matériaux à gradient de propriétés...).

5 - Définir la stratégie et la cohérence de la chaîne allant du matériau au produit, depuis l'étape d'élaboration jusqu'à l'utilisation, dans le double enchaînement

Ces objectifs généraux s'appliquent aux classes de matériaux issues des différentes segmentations du domaine :

  • Matériaux fonctionnels, plurifonctionnels et matériaux de structure.
  • Métaux et alliages, polymères, céramiques, matériaux d'origine naturelle (bois, papier...), multimatériaux, composites, ...
  • Matériaux d'usage, matériaux en phase de développement (matériaux en devenir), matériaux de demain (matériaux nouveaux).

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Archives

Appel d’offres 2004

 

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Appels d'offres 1999

 

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