Mécanique de l'extrême

Vous êtes maître de conférences au département Mécanique de l'École Polytechnique depuis deux ans. Quel a été votre parcours jusque-là ? 

J'ai fait mes études de premier cycle en génie de production au National Institute of Technology de Trichy, dans le sud de l'Inde. Je suis ensuite parti aux États-Unis pour faire mon master et mon doctorat à l'université Johns Hopkins de Baltimore, où je me suis spécialisé dans la mécanique et les matériaux. C'est là que j'ai découvert le domaine du comportement dynamique des matériaux, qui est devenu mon champ de recherche. Après un post-doctorat et quelques années en tant que chercheur à l'ETH de Zurich, en Suisse, je suis venu ici, à l'École polytechnique.

Qu'est-ce qui vous a motivé à étudier la mécanique ?

J'ai essentiellement une formation en ingénierie et j'aimais la physique à l'école. À l'université, j'étais très à l'aise et enthousiaste à l'idée de faire des expériences. Puis, pendant mes études supérieures, j'ai découvert les méthodes plus rigoureuses de la mécanique, en particulier la mécanique expérimentale, ce qui a naturellement guider mon orientation. Mes professeurs et mentors m'ont appris à poser des questions de manière scientifique, ce qui est la première étape pour faire de la science. Notre travail se situait à la croisée de la mécanique et des sciences des matériaux, l'interdisciplinarité est donc devenue un élément essentiel de ma philosophie de recherche, que je considère comme très fructueuse. Il y a également eu un peu de sérendipité. 

Votre objectif est d'étudier le comportement des matériaux dans des conditions extrêmes. Pouvez-vous nous en dire plus à ce sujet ?

Si je prends un matériau et que je tire dessus lentement, celui-ci opposera une certaine résistance. Maintenant, si je tire très rapidement sur le même matériau, la résistance qu'il opposera à la charge que j'applique sera complètement différente. L'objectif général de mes recherches est d'essayer de comprendre comment le matériau réagit à différentes vitesses et pourquoi. Cela implique de comprendre le matériau à l'échelle microscopique et macroscopique sur des échelles de temps allant de quelques minutes à quelques microsecondes. Actuellement, j'étudie un type spécifique de matériaux que nous appelons alliages à mémoire de forme.

Que sont les alliages à mémoire de forme ?

Il s'agit d'une catégorie de matériaux formés par des combinaisons spécifiques de métaux. Les alliages nickel-titane (NiTi) en sont un exemple. On parle de mémoire de forme, car si vous tirez dessus, ils changent de forme, mais si vous modifiez leur température, ils reprennent leur forme initiale. Ce phénomène est inhabituel pour les systèmes métalliques. Certains alliages à mémoire de forme présentent également cette propriété lorsqu'un champ magnétique est appliqué. À l'échelle microscopique, cela est dû au changement de l'agencement des atomes dans le matériau lorsqu'une contrainte est appliquée. Ils pourraient être intéressants pour certaines applications car, dans ces cas, les alliages à mémoire de forme absorbent ou libèrent de l'énergie. Par exemple, d'autres chercheurs explorent leur utilisation comme réfrigérants à l'état solide pour la climatisation/réfrigération. Cependant, nous ne comprenons pas fondamentalement comment cette structure évolue sous des contraintes très importantes en très peu de temps, et c'est l'objectif de mon travail.

Comment procédez-vous ?

Nous développons des outils expérimentaux pour tenter de répondre à cette question. Nous construisons un laboratoire à partir de zéro ici au LMS grâce au financement de l'Agence nationale de la recherche (ANR) et du Conseil européen de la recherche (ERC). À l'aide de canons à gaz, nous accélérerons des projectiles afin d'appliquer des contraintes précises à court terme sur des matériaux (barres de pression Split Hopkinson ou barres Kolsky). Nous développons également des techniques de microscopie et d'interférométrie à haute vitesse afin de mesurer les changements locaux des propriétés des matériaux à très court terme. Nous espérons disposer bientôt de l'une des meilleures installations d'Europe, qui nous permettra d'étudier la réponse dynamique des matériaux soumis à des contraintes élevées, à des pressions élevées et à des vitesses très élevées.

*LMS : une unité mixte de recherche CNRS, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris, 91120 Palaiseau, France