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Univ. Paris-Saclay
Systèmes complexes et transition énergétique
  Systèmes complexes et transition énergétique

Ligne de champ magnétique à l’intérieur de l’expérience VKS

De nombreuses situations rencontrées dans la vie courante, correspondent à ce que l’on appelle en physique les "systèmes complexes" : matériaux intrinsèquement évolutifs comme les verres et les polymères, matériaux granulaires, fluides chaotiques ou turbulents, propagation des fissures dans les matériaux désordonnés et dynamique de la fracture, mais aussi animaux en interaction, humains en société… Tous ces systèmes présentent des effets collectifs complexes émergeant de règles individuelles microscopiques simples.

Les réseaux électriques comportant un grand nombre de nœuds, entrent également dans la catégorie des systèmes complexes. Ils mettent en jeu des sources délocalisées de production et de stockage, des énergies renouvelables intermittentes et une demande variable, avec des contraintes parfois contradictoires. Des questions de non-linéarité, intermittence, chaos propres aux systèmes complexes, sont alors à prendre en compte pour le développement des réseaux dans le cadre de la transition énergétique.

La compréhension de ces phénomènes, grâce en particulier à la physique statistique et la physique non linéaire, représente un enjeu majeur, pour lequel la complémentarité des approches expérimentales et théoriques développées à l'IRAMIS constitue un atout décisif. Cette complémentarité permet le décryptage des phénomènes observés et apporte la compréhension à l'échelle élémentaire (microscopique, voire atomique) des processus qui gouvernent l'évolution des systèmes.

 
#813 - Màj : 10/10/2018
 
Action Physique & Systèmes Complexes

Un système complexe est constitué d'un grand nombre d'entités en interaction, dont on ne peut prévoir le comportement ou l'évolution par un calcul simple (ex : étude des transitions de phase, turbulence dans un liquide, milieu granulaire, vols d'étourneaux...)

Comprendre et maîtriser la cinétique d'évolution des systèmes complexes, en particulier des matériaux, de leur structure, de leur texture, de leur composition, et donc de leurs propriétés physiques, chimiques ou mécaniques - est un enjeu majeur dans bon nombre de domaines (magnétisme, mécanique des fluides, milieux granulaires,...) . Dans beaucoup de cas, les matériaux qu'on souhaite utiliser pour une application donnée sont intrinsèquement évolutifs. En fait les phénomènes de dynamique hors équilibre peuvent affecter les propriétés mécaniques, magnétiques ou électriques de nombre de matériaux. Dans d'autres cas, c'est une action extérieure sur les matériaux - irradiation, traitement thermique, corrosion, sollicitation mécanique, voire quelquefois le couplage entre plusieurs de ces effets - qui les met hors d'équilibre.

Les outils expérimentaux, théoriques et numériques, de la recherche fondamentale développés à l'IRAMIS, passent par la maîtrise des méthodes de la physique statistique et non linéaire. Ceci permet le décryptage des phénomènes observés et la compréhension à l'échelle élémentaire (microscopique, voire atomique) des processus qui gouvernent l'évolution des systèmes.


 

Au sein de l'IRAMIS, l'Action "Physique & Systèmes Complexes" rassemble les chercheurs intéressés par cette thématique.

Fracture, fracture surfaces, surface dynamics, plastic flows in amorphous media & granular materials

Understanding the relations between materials microstructure and their mechanical properties is of outmost importance in  geophysics and for industrial design. Concerning material failure, the competition between stress enhancement in the vicinity of cracks and disorder in the material microstructure makes it rather complex to predict. However, the tools of out-of-equilibrium statistical physics provide the proper framework to describe crack growth. As for material failure, one seek to relate the rheology of plastic flows in disordered materials like e.g. oxyde glasses and granular matter to the microscopic constituents  behaviour through a statistical description.

  • Liquides élémentaires
  • Liquides complexes (ionique et olymèriques)
  • Liquides conditionnés (sous haute pression, confiné, solutions)
  • Verres d'oxyde et chalcogenures
  • Cristallisation
  • Transition vitreuse
    Simple liquids
  • Complex liquids (ionic and polymeric)
  • Liquids in special conditions (high pressure, confined, in solutions)
  • Oxyde glasses and chalcogenures
  • Crystallization
  • Glass transition

 

 

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