Avant-propos

La disponibilité de matériaux répondant à des spécifications toujours plus exigeantes en termes de performances techniques spécifiques, de fiabilité, d’économie d’élaboration, de durabilité, d’impact environnemental et de capacité de recyclage, figure au coeur du processus d’innovation dans lequel le CEA est engagé. Cette capacité d’innovation repose sur la conception originale de composants avancés pour les nouvelles technologies de la Défense et de la sécurité globale, de l’énergie, de l’information et de la santé avec bien souvent un rôle clé joué par ces matériaux. Conscient de ces enjeux, le CEA a toujours eu la volonté de développer la science des matériaux pour faire face aux nombreux défis de ses programmes. Même si, au cours du temps, les modalités de son organisation dans ce domaine revêtaient des formes diverses, les matériaux ont représenté une préoccupation forte et constante ainsi qu’en témoigne cette revue.

Introduction

La plupart des programmes du CEA, notamment ceux en charge de la préparation des énergies du futur (fission, fusion, énergies alternatives et efficacité énergétique), exigent une maîtrise préalable de matériaux innovants, que ce soit au niveau de la synthèse, de la prévision et du contrôle des propriétés ou de la prédictibilité du comportement sous diverses contraintes, parfois sévères, et dans la durée. Conscient des enjeux, mais aussi de l’importance des challenges à relever pour ces matériaux situés au coeur de la performance des composants, le CEA a mis en place un programme transversal « matériaux avancés ».

I  Les matériaux pour le nucléaire

Les matériaux sont d’une importance cruciale pour le nucléaire civil. Leur tenue sous irradiation et sous sollicitations thermique, mécanique et chimique détermine la durée de fonctionnement des réacteurs existants, et conditionne leur sûreté et leurs performances. Ces quatre types de sollicitations sont couplés et reliés entre eux par la variable « temps » : des matériaux qui remplissent leur fonction comme prévu pendant toute la vie de l’installation sont exigés.

II  Des matériaux dédiés aux nouvelles technologies pour l'énergie

La France revisite sa stratégie énergétique en fonction des préoccupations liées à la sécurité des approvisionnements et aux effets du changement climatique. Les nouvelles technologies de l’énergie (NTE) laissent entrevoir des modalités de production et de consommation très prometteuses en développant des procédés déjà en place ou en déployant de nouveaux vecteurs énergétiques comme l’hydrogène. Dans ce contexte, le CEA s’implique fortement dans les domaines du transport électrique et de l’énergie solaire en relevant une série de défis dans le domaine des matériaux.

III  Des matériaux pour les technologies de l'information et de la santé

Les propriétés physiques et chimiques particulières des matériaux demeurent au coeur du fonctionnement des dispositifs dédiés aux besoins industriels et sociétaux dans le domaine de l’information et de la santé. Depuis quelques années, la dynamique d’innovation se nourrit spécifiquement de l’introduction massive de nouveaux matériaux. La diversité de leurs propriétés tient essentiellement aux récents progrès des techniques d’élaboration et de structuration, à l’émergence de nouvelles propriétés liées aux effets de taille, à la maîtrise de la stabilité des interfaces et à celle de la fonctionnalisation des surfaces.