CEA
CNRS
Univ. Paris-Saclay

Service de Physique de l'Etat Condensé

Durabilité et vieillissement des matériaux
   Durabilité et vieillissement des matériaux

Cartographie isotopique élémentaire d'une couche de corrosion.

Comprendre les mécanismes de vieillissement des matériaux dans leur environnement de fonctionnement, de façon à pouvoir prédire la durée de vie des composants voire à l’optimiser est un enjeu important des énergies bas carbone, qu’il s’agisse d’énergie nucléaire (fusion, fission) ou des nouvelles technologies de l’énergie.

L’institut IRAMIS possède une solide expérience dans le domaine du vieillissement des matériaux du nucléaire, reposant sur des installations d’irradiation (ions, électrons, gamma) et des outils de caractérisation et de simulation adaptés pour suivre les modifications de structure et les défauts créés. Les matériaux étudiés sont les verres de stockage, les matériaux cimentaires et polymères utilisés dans les colis de déchets, les céramiques, et les aciers (corrosion). En s’appuyant sur son expérience et son savoir-faire acquis dans le domaine du nucléaire, l’IRAMIS développe des études sur les mécanismes de vieillissement des matériaux des nouvelles technologies de l’énergie, qui est un point clé de leur développement : vieillissement accéléré des électrolytes et des électrodes de batteries, durée de vie de cellules photovoltaïques utilisées dans les missions spatiales.

 
#2376 - Màj : 10/10/2018
 

Les recherches fondamentales sur les matériaux permettent de développer des méthodes pour élaborer des matériaux complètement nouveaux aux propriétés originales.

Ces recherches permettent d'adapter les matériaux pour obtenir les meilleures performances dans la réaliation de dispositifs électroniques ou optiques.

Une autre voie de recherche est d'adapter les matériaux pour obtenir les meilleures performances dans la production d'énergie, pour résister à la corrosion, obtenir des matériaux fonctionnalisés ou encore avec de bonnes propriétés catalytiques.

Des méthodes théoriques et des simulations permettent de guider ces recherches pour la réalisation de matériaux "à façon".

Un effort intense de recherche fondamentale est indispensable aujourd'hui, pour pouvoir proposer demain de nouvelles avancées technologiques originales, permettant de faire faire face à la transition énergétique, permettant la nécessaire réduction de nos émissions de CO2.

L'activité de recherche au NIMBE sur les nouvelles technologies de l'énergie est ciblée sur plusieurs axes :

Sur ce thème, les objectifs de recherche portent sur la compréhension des processus actifs dans la matière lors des excitations électroniques et sur les défauts structuraux.

Les forces de cette thématique résident dans sa connaissance des processus d'excitation électronique couplant de manière unique des compétences en physique fondamentale des collisions et celles sur les défauts de structure dans les matériaux. Les recherches concernent donc les transferts d'énergie entre ions multichargés et des petits ensembles d'atomes, les voies de relaxation de cette matière excitée, les mécanismes de création de défauts, les modifications structurales induites par irradiation et la description des défauts de croissance ou d'irradiation. Cette thématique est en amont des recherches sur le vieillissement des matériaux du nucléaire.

De plus, cette thématique est en relation étroite avec l'activité d'accueil auprès du GANIL. En effet, beaucoup de ses résultats sont obtenus lors d'expériences réalisées grâce aux faisceaux du GANIL et de plus, ses chercheurs participent comme contacts locaux à cette activité d'accueil, mais aussi en développant des équipements qui sont ensuite mis à disposition des chercheurs extérieurs (Diffractomètre de rayons X en ligne, sources d'agrégats en sont deux exemples).

4 équipes de recherche du CIMAP travaillent sur cette thématique :


 

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