Les supercalculateurs, creusets des alliages de demain

Face à l’impératif des enjeux écologiques et sociétaux, il est devenu crucial d'accélérer la découverte de nouveaux matériaux plus performants. Dans le domaine du transport et de l’énergie, par exemple, les alliages métalliques innovants sont très étudiés. Mais la diversité chimique et le nombre de combinaisons possibles pour les matériaux qui allient plusieurs métaux sont telles que la modélisation apparait comme un outil indispensable pour identifier les combinaisons les plus prometteuses en un temps très réduit.

Un exemple ? Le monde fascinant des alliages à haute entropie, ces matériaux qui allient au moins cinq éléments métalliques différents en proportions égales. Pour certaines combinaisons, on obtient des alliages à haute entropie, solutions solides aux propriétés singulières de résistance mécanique, de ténacité, de résistance à la chaleur... Mais face à l’immense ensemble des possibilités, comment trouver LES combinaisons propices à la formation d’un alliage à haute entropie?

Des scientifiques de l’Université catholique de Louvain en Belgique, du Dartmouth College aux USA et de l’Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP) ont mené une vaste exploration virtuelle de ces alliages. Dans une étude publiée dans Nature Communications, cette équipe internationale a criblé plus de 658000 combinaisons élémentaires pour esquisser une cartographie de ce territoire méconnu. En mettant en lumière les rôles clés des grandeurs thermodynamiques de ces alliages, à savoir l’enthalpie, l’entropie, la stabilité des intermétalliques et le point de fusion, ils ont pu identifier toutes les combinaisons menant à de nouveaux alliages à haute entropie. Ils en ont ensuite synthétisés quelques-unes pour tester leurs prévisions. Des données computationnelles à la paillasse, voilà la nouvelle ère de l’informatique des matériaux et de la science des matériaux assistée par l’IA qui font par ailleurs l’objet du Programme et équipements prioritaires de recherche (PEPR) exploratoire DIADEM lancé en mai 2022.

Rédacteur: AVR