Vieillissement des matériaux - Définition

Modélisation des phénomènes de vieillissement

Même si les mécanismes microscopiques de la dynamique de vieillissement sont encore a ce jour très mal connus, il existe néanmoins un ensemble de modèles théoriques intéressants qui permettent d'un part d'expliquer de manière assez complète et convaincante un ensemble de résultats expérimentaux, d'autre part, de se donner une image des principes sous jacents aux vieillissements pour la plupart des systèmes. Un des modèles phénoménologiques les plus souvent présentés et très utile pour aborder la dynamique de vieillissement est le modèle dit des pièges développé par Bouchaud et Dean (1995-96). Dans ce modèle les auteurs adopte une vision dans l'espace des phases (a savoir l'espace dans lequel on regarde l'énergie acquise par le système lorsqu'il se trouve dans une certaine configuration, correspondant a la position des particules les unes par rapport aux autres, ainsi qu'a leur vitesses)et dans cet espace des phases le système va aller de configurations en configurations voisines en cherchant à augmenter sa stabilité (i.e. a diminuer son énergie). Dans le cas d'une dynamique de vieillissement, les auteurs expliquent ce dernier par un paysage d'énergie très complexe faits de puits de profondeur de plus en plus grande dans lequel le système serait susceptible d'être piégé pendant un temps variable dépendant de la profondeur du puits compare a celle de ses voisins. De manière simpliste, le système passerait de puits en puits de profondeur de plus en plus grande et y resterait donc piège un temps de plus en plus grand, ce temps tendant vers des valeurs extrêmes, menant ainsi a un ralentissement progressif de la dynamique interne. Le système se trouverait donc dans l'incapacité d'explorer l'ensemble des configurations possibles et accessibles pour des raisons cinétiques, les temps caractéristiques de piégeage dans un trou d'énergie devenant de plus en plus grands avec l'age de l'échantillon. Ce modèle simple phénoménologique ainsi donne ainsi une vision accessible et visuelle des raisons pour lesquelles un système peut voir sa dynamique interne ralentir au cours du temps. Néanmoins, comme il se place dans l'espace des phases, il n'apporte pas d'information sur la manière dont le système se réarrange et se réordonne dans l'espace réel au cours du temps.

Exemples typiques de systèmes qui vieillissent

Parmi les systèmes pressentant une dynamique de vieillissement, on peut distinguer ceux qui ont une dynamique interne spontanée, et ceux qui nécessitent l'application d'une sollicitation externe pour induire cette dynamique.

Systèmes présentant une dynamique spontanée

Parmi les systèmes présentant un dynamique spontanée, on compte un grand nombre de systèmes de la matière molle

Systèmes pressentant une dynamique interne induite par une sollicitation externe

Littérature sur le vieillissement en Physique de la matière condensée

La littérature sur le phénomène de vieillissement, qui a été mis en évidence assez récemment, est a ce jour plutôt limitée et est principalement constitue d'articles issus de revues scientifiques spécialisées. Néanmoins on peut trouver un état de l'art dans les parties introductives de nombreuses thèses de doctorat françaises qui sont consacres a son étude. Par ailleurs il existe un certain nombre d'articles faisant l'état de l'art dans les revues spécialisées, articles généralement en anglais. Nous allons recenser ici un ensemble d'articles qui pourraient apporter des pistes de départ pour aborder le vieillissement. Cette bibliographie externe en fin d'article est basée sur les connaissances de l'auteur en la matière en termes de références de qualité et ne se veut en aucun cas exhaustive ou exclusive.