Section 15 Chimie des matériaux, nanomatériaux et procédés

Introduction

Depuis qu'elle existe, la section « chimie des matériaux-nanomatériaux-procédés » (aujourd'hui, section 15 du CoNRS) a placé son champ d'activité au cœur de la science et de l'ingénierie des matériaux. Conscients du rôle déterminant que jouent les matériaux dans les évolutions et les progrès de notre société, les chercheurs qui la composent s'efforcent de concevoir, créer, synthétiser, élaborer des matériaux nouveaux ou d'améliorer des matériaux existants, que ce soit in vitro (ou plutôt in furno) autant que in silico. Cet acte de création est indissociable de la caractérisation aussi fine que possible des structures, des propriétés et de la réactivité du solide ainsi créé. Elle conduit le chimiste de la section 15 à tenir compte des spécificités du procédé utilisé et de ses rétroactions avec les caractéristiques et les fonctions du matériau.

À ce titre, la section 15 englobe des disciplines diverses comme, entre autres, la chimie du solide, la métallurgie, la thermodynamique chimique. Elle entretient des liens féconds avec de nombreuses disciplines représentées dans d'autres sections du CoNRS : la thermodynamique au sens large, la mécanique quantique, la physique statistique, la physique du solide, la cristallographie, la mécanique du solide, le génie des procédés, etc. (sans que ces énumérations puissent être ni exhaustives, ni hiérarchisées). Elle partage de nombreuses compétences également présentes dans d'autres sections. Citons tout d'abord l'imagerie, notamment électronique, la diffraction des rayonnements, les spectroscopies, etc., en raison de l'impérieuse nécessité de caractériser les matériaux jusqu'aux plus ultimes degrés de précision. Elle a recours aux mesures analytiques, thermiques et physiques, aux essais mécaniques, aux tests de durabilité et de vieillissement en conditions contrôlées, etc., pour étudier le(s) comportement(s) du matériau. L'informatique et le calcul intensif sont indispensables à l'acquisition et à l'interprétation des données expérimentales ainsi qu'à la modélisation qui devient un véritable outil de synthèse prédictive. Au total, ce vaste domaine de disciplines et de compétences rassemble au CNRS 62 laboratoires (55 UMR et 7 UPR) et 319 chercheurs permanents (en 2014) dont l'activité est évaluée par la section 15.

Historiquement, la préférence a été donnée aux matériaux inorganiques mais des évolutions se font jour vers la chimie organique (polymères, supramolécules) ou le monde du vivant dès lors que des synergies opèrent entre matériaux inorganiques et organiques. Les multimatériaux, les matériaux architecturés, les nanomatériaux hiérarchisés, les films minces et les nanostructures en surface, les matériaux composites pour conditions extrêmes, les matériaux hybrides, les matériaux à finalité thérapeutique, etc., ont ainsi fait leur entrée au Panthéon de la section 15. Il est alors risqué, sous peine d'oubli, de formuler une liste des matériaux les plus fréquemment étudiés. Le lecteur est ainsi invité à se reporter au précédent rapport de conjoncture de la section 15 où a été fournie une étude détaillée de ces matériaux et des thématiques qui s'y rattachent. Nous adopterons dans la présente version du rapport de conjoncture 2014-2018 un point de vue complémentaire en décrivant tout d'abord (§ I) les évolutions les plus marquantes du champ disciplinaire de la section 15 qui sont intervenues dans les années récentes. Nous nous attacherons ensuite à quantifier les forces dévolues aux principales thématiques représentées en section 15 (§ II) et à localiser ces forces dans le canevas national du CNRS (§ III). Ces données seront placées dans les contextes européen et international (§ IV). Nous insisterons ensuite sur deux aspects consubstantiels et incontournables de la créativité en matière de recherche en science et ingénierie des matériaux : l'indispensable recherche exploratoire, qui se mène souvent à titre individuel (§ V), et la tout aussi indispensable approche pluridisciplinaire (§ VI) qu'impose la compréhension complète d'un matériau interagissant avec son environnement, y compris sociétal. Nous consacrerons le paragraphe suivant (§ VII) aux disciplines connexes de la science et de l'ingénierie des matériaux qui nous paraissent menacées de disparition des cursus universitaires. Nous terminerons enfin par quelques recommandations pour la mandature à venir (§ VIII).