Concevoir des matériaux de pointe pour l’industrie
Les spécialistes en sciences des matériaux aspirent depuis longtemps à employer la structuration en microstructures qui se produit dans la matière au cours des transformations de la phase de non-équilibre. (En physique, l’« équilibre » renvoie à un état où les objets ne sont pas en mouvement, où ils ne sont pas traversés par de l’énergie. Dans le monde réel, la plupart des objets sont en mouvement ou en entraînent d’autres dans le mouvement, ils sont donc dans un état de non-équilibre.) Il s’agit de la caractéristique fondamentale qui contrôle les propriétés des matériaux dans le monde réel.
La modélisation informatique comporte un potentiel énorme pour produire des outils de conception à valeur prédictive qui pourraient y arriver. Cette méthode offre aux scientifiques une voie économique pour explorer comment améliorer les relations entre la microstructure et les propriétés dans les produits manufacturés ou pour en trouver de nouvelles. Cela est particulièrement vrai pour les processus modernes de fabrication additive.
Nikolas Provatas, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en informatique appliquée à la science des matériaux, élabore une chaîne de modélisation multiéchelle complète, afin de prédire l’évolution des microstructures dans les matériaux sur différentes échelles. La chaîne permettra de consolider en un unique cadre quantitatif les théories hybrides atomique-continuum qu’il a récemment élaborées, et d’extraire le comportement de tels modèles au-delà des échelles micronique et nanométrique, et à des échelles pertinentes pour des applications dans le monde réel. En même temps, M. Provatas et son équipe de recherche conçoivent des techniques novatrices multiéchelles et d’apprentissage machine qui permettront de réaliser le calcul extrêmement modulable de ces modèles.
Ces travaux sont particulièrement importants pour les ingénieurs en matériaux. L’industrie est toujours à la recherche de méthodes de traitement qui peuvent aider à atteindre de façon plus économique certaines propriétés ciblées dans des matériaux. Ultimement, les outils conçus par M. Provatas transformeront la façon dont nous comprenons les matériaux de pointe et dont nous les concevons de manière prédictive, des échelles nanométrique et micronique et au-delà.