Le vieillissement accéléré
Est-il vraiment nécessaire d’analyser, de modéliser et de contrôler ces phénomènes qui se traduisent par des dynamiques lentes et des événements rares ? Pour les matériaux et les produits industriels, dont on attend des caractéristiques certaines, la réponse ne fait pas de doute : devoir attendre que des dynamiques lentes se passent et que des événements rares se produisent, ce sont les pires malédictions qu’un ingénieur puisse imaginer.
La réponse classique à ces difficultés consiste à mettre en place des méthodes de tests accélérés. Pour cela, il faut avoir identifié les phénomènes incriminés, les contraintes physiques (stress) qui déclenchent ces évolutions, et il faut pouvoir les exagérer (par exemple, on exagère l’amplitude des cycles thermiques, ou les contraintes mécaniques, ou les agressions chimiques).
Il se peut qu’on ne puisse pas accélérer ou changer l’échelle des phénomènes physiques mis en cause. Une autre approche consiste alors à mettre en place des codes de calcul prédictifs. Pour des systèmes physiques très simples, ils permettent de calculer les surfaces d’énergie minimale et de prédire les chemins d’évolution des systèmes sur ces surfaces. On peut ainsi faire des prédictions sur la croissance de petits amas d’atomes, ou sur le repliement de protéines très simples. On peut aussi accélérer les évolutions de ces systèmes numériques par des méthodes de recuit simulé.
Cependant, pour tous les systèmes macroscopiques décrits ici (verres, gels, dispersions colloïdales, pâtes et matériaux granulaires), l’approche numérique reste limitée à de très petits amas, qui ne sont pas forcément représentatifs de l’ensemble, et elle ne nous fournit pas encore d’explication satisfaisante de leurs évolutions. Un objectif ambitieux pour les prochaines générations serait d’arriver à une compréhension beaucoup plus profonde de ces systèmes. La difficulté est de prendre en compte l’infinie diversité des états métastables de ces systèmes. Des progrès théoriques récents dans cette direction semblent très prometteurs.