Section 15 Chimie des matériaux, nanomatériaux et procédés

VIII. Recommandations

La dynamique de conception et d'élaboration de matériaux originaux, de nature à participer à des développements technologiques innovants, ne peut être entretenue que par l'acquisition permanente de connaissances fondamentales nouvelles. Le processus de créativité en science des matériaux passe donc, en premier lieu, par la maîtrise de disciplines de base et de techniques de caractérisation performantes. Celles-ci sont essentielles pour définir les stratégies d'élaboration ou pour mesurer, comprendre et faire évoluer les propriétés observées.

La création de matériaux bénéficie aussi de la mise en œuvre pertinente de technologies d'élaboration innovantes aptes à générer de nouvelles phases, des microstructures spécifiques, des états hors équilibre, des défauts, etc. à la base de propriétés originales ou exaltées. Les procédés jouent ainsi un rôle primordial dans la phase initiale de création d'un matériau.

Ils interviennent aussi de manière déterminante dans les phases ultérieures de développement, notamment lors de la mise en forme ou de l'intégration d'un matériau à l'échelle appropriée et dans l'environnement complexe dans lequel il doit assurer sa ou ses fonction(s). C'est enfin la compatibilité des procédés avec les contraintes industrielles, environnementales et normatives qui décide au final, de l'avenir applicatif du matériau.

Il apparaît donc clairement que la section 15 doit :

a) veiller à conserver des compétences du meilleur niveau dans les disciplines de base telles que la chimie du solide, la thermodynamique, la cristallographie et la cristallochimie, la métallurgie, qui relèvent toutes de son périmètre thématique,

b) s'appuyer sur des collaborations pluri et transdisciplinaires pour bénéficier d'un socle de compétences élargi,

c) disposer des meilleures compétences techniques et des outils les plus performants nécessaires à la caractérisation fine des solides, d'une part, à leur modélisation, d'autre part,

d) développer ou intégrer de nouveaux procédés d'élaboration,

e) garder de fortes relations avec le secteur industriel.

La conception, l'élaboration et la caractérisation de matériaux nouveaux sollicitent non seulement des compétences générales sur un spectre large de disciplines, mais aussi fréquemment, des compétences très pointues dans une discipline de base. Ces dernières sont détenues par des spécialistes de haut niveau dont il convient de soutenir et reconnaître les activités et d'assurer le renouvellement au fil du temps. En effet, ces spécialistes contribuent à repousser les frontières de la connaissance ou à apporter le surplus de créativité qui façonne les matériaux les plus originaux. Les disciplines identifiées sont notamment la chimie du solide et la thermodynamique, dont l'apport est fondamental pour concevoir des voies d'élaboration prometteuses, mais aussi la cristallographie et la cristallochimie, qui apportent les bases indispensables à la compréhension des propriétés.

Le spectre large de disciplines évoqué précédemment va en réalité au-delà du périmètre thématique de la section 15. Il s'étend notamment à la physique et au domaine du vivant. La physique peut en effet anticiper des comportements originaux au sein des matériaux et apporter les concepts nécessaires à l'interprétation de leurs propriétés. Les organismes vivants se déclinent en d'innombrables combinaisons de microstructures pour tirer le meilleur profit de la matière solide et développer des propriétés spécifiques. La biologie est ainsi une source d'inspiration qui enrichit les apports prédictifs et explicatifs de la physique à la science des matériaux. Il émerge en outre des travaux aux interfaces de la science des matériaux et de ces disciplines, portés souvent par de jeunes chercheurs dont le positionnement dans les sections actuelles du Comité National est difficile. Il convient donc de promouvoir la transdisciplinarité en faisant une place à ces chercheurs dans des sections nouvelles de type CID ou en acceptant d'élargir le périmètre thématique de la section 15.

Les caractérisations physico-chimiques fines de l'échelle macroscopique jusqu'à celle de l'atome, sont indispensables au processus de création de matériaux nouveaux. Les laboratoires doivent donc être équipés ou pouvoir accéder facilement, via des plate-formes mutualisées, aux équipements haut de gamme permettant d'effectuer ces caractérisations. Le corollaire est l'association à ces matériels, de personnels techniques qualifiés, capables de tirer le meilleur profit de ces équipements. Le maintien de la motivation et l'actualisation régulière des compétences de ces personnels, par des plans de formation ambitieux, revêtent aussi une importance stratégique.

Les outils et les méthodes de modélisation connaissent un développement rapide. Ils apportent une contribution de plus en plus significative à la compréhension fine de la matière à l'état solide et sont peu à peu capables d'en prévoir les propriétés. L'impact de la modélisation sur la manière de concevoir ou d'élaborer des matériaux nouveaux ne peut que s'accroître dans les prochaines années. Il est donc nécessaire d'encourager les activités de modélisation et de sensibiliser les expérimentateurs à leurs potentialités et à l'apport déterminant qu'elles peuvent, ou pourront avoir, dans la création de matériaux originaux.

Les développements technologiques actuels offrent sans cesse de nouvelles possibilités dans le domaine des procédés d'élaboration, de mise en forme et d'intégration des matériaux. L'évolution des lasers ou des faisceaux d'électrons ainsi que des optiques et dispositifs de positionnement et d'automatisation associés, ont par exemple permis le développement de machines de fabrication dite additive. Outre les possibilités offertes par ces machines pour la réalisation de pièces de formes complexes, des microstructures ou des phases originales peuvent potentiellement être créées, permettant d'obtenir des fonctionnalités améliorées. D'une manière plus générale, la miniaturisation des sources d'énergie et les progrès dans la maîtrise de leur utilisation conduiront nécessairement à des procédés de formation ou de traitement de matériaux nouveaux. Il ne faut donc pas faire l'économie de l'appropriation de ces technologies et de leur intégration dans le processus de créativité des chercheurs de la section.

Les problématiques industrielles, plus généralement sociétales, font très souvent naître des besoins de nouveaux matériaux ou posent des questions fondamentales qui peuvent susciter des recherches d'un grand intérêt pour des laboratoires du CNRS. De même, les avancées scientifiques issues de travaux académiques peuvent initier de nouvelles applications technologiques ou faire l'objet d'exploitations industrielles à fort impact socio-économique. Dans ces cas, les jeunes docteurs formés dans les laboratoires sont des relais de choix pour assurer le transfert des connaissances et des technologies vers les entreprises. Ils peuvent ainsi compter parmi les bénéficiaires d'un croisement des cultures de l'industrie et du secteur académique qui conduit à la création d'emplois. La section 15 doit donc persévérer dans le développement des relations avec l'industrie, sous les différentes formes de partenariats disponibles (contrats directs, actions collaboratives aidées par les pouvoirs publics régionaux, nationaux ou européens, bourses ANRT, laboratoires communs, etc.), pour contribuer au développement de l'innovation et faciliter le transfert des résultats de la recherche publique vers le monde socio-économique.

Dans cette démarche, le soutien administratif et juridique apporté aux chercheurs ne doit pas être oublié. Il est en effet capital d'éviter la dispersion des forces des chercheurs dans des tâches pour lesquelles, par ailleurs, ils n'ont pas les compétences requises. Il est en outre capital de protéger les innovations qui naissent de leurs travaux et d'officialiser ainsi leurs apports au développement socio-économique.