Matériaux de construction

Les propriétés mécaniques que l’on cherche à obtenir dans les matériaux de construction sont intrinsèquement liées à leur application, qu’il s’agisse des superalliages dans les moteurs d’avion, des composites utilisés dans les carrosseries d’avion, ou du béton et de l’acier pour les bâtiments, les routes et les ponts. Les scientifiques des matériaux comprennent les relations structure/microstructure/propriété et utilisent ces connaissances pour concevoir, produire et analyser la variété de matériaux utilisés dans les nombreuses applications structurelles d’aujourd’hui. Le développement et l’utilisation de méthodes avancées de caractérisation des matériaux et d’essais mécaniques sophistiqués sont essentiels à cette compréhension. A l’EPFL, plusieurs laboratoires couvrent ce large spectre d’activités, en mettant l’accent sur toutes les principales classes de matériaux de construction, y compris le béton, les matériaux composites, les céramiques ou les matériaux métalliques.

Dans le secteur de la construction, on étudie en particulier le béton, son rôle dans l’industrie moderne du bâtiment et la réduction de son empreinte carbone.

Un autre axe concerne les matériaux métalliques avancés, leur traitement et leurs propriétés. Les verres métalliques, les alliages à haute entropie, les composites à matrice métallique et les métaux renforcés par des particules sont des exemples de ces matériaux. Différents types de traitement thermomécanique sont couverts, ainsi que les processus de métal liquide. La durabilité des matériaux de construction est un aspect important, qui résulte souvent du traitement, et c’est pourquoi la corrosion, la fracture, la ductilité, la fatigue, la fissuration et l’usure sont étudiées.

Les matériaux composites à matrice polymère structurelle sont étudiés, en mettant l’accent sur le développement de leur processus, ainsi que sur la combinaison des propriétés structurelles et fonctionnelles en incorporant des capteurs, des actionneurs ou en permettant au matériau de se régénérer après un endommagement de la matrice.

Un large éventail de techniques de caractérisation avancées est utilisé dans les laboratoires de l’EPFL, y compris les excellentes installations de microscopie électronique disponibles au CIME, les méthodes d’analyse de surface de haute précision, les méthodes d’essais mécaniques avancés ainsi que les installations de neutrons / rayons X de haute énergie qui sont disponibles pour les chercheurs de l’EPFL à l’Institut Paul Scherrer.

En complément des techniques expérimentales, la modélisation, de l’échelle atomistique à l’échelle macroscopique en passant par l’échelle microstructurale, donne un aperçu des relations structure/propriété pertinentes pour l’application des matériaux de construction, ainsi qu’une puissante capacité de prédiction qui permet la conception de nouveaux matériaux.

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