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Mechanics and multi-physics of phase transformations in shape memory alloys under extreme dynamic environments

Description du projet

Décoder les alliages à mémoire de forme sous choc

Les alliages à mémoire de forme (AMF) sont capables de modifier radicalement leur architecture atomique en réponse à des déclencheurs externes. En passant d’une phase structurelle à l’autre, ces matériaux peuvent absorber des quantités massives d’énergie ou générer de la puissance mécanique, ce qui les rend indispensables pour la prochaine génération de systèmes énergétiques durables et de matériel pour l’espace lointain. Cependant, notre compréhension des AMF est limitée. Le projet MultiPhaseXtrM, financé par le CER, vise à définir cette frontière en étudiant les AMF dans des environnements dynamiques extrêmes. Il soumet ces alliages à des impacts multiaxiaux qui atteignent des pressions allant jusqu’à 10 GPa en quelques milliardièmes de seconde. Il s’agit d’une plongée profonde dans la cinétique fondamentale de la façon dont les atomes se réarrangent lorsqu’ils sont poussés à leurs limites absolues.

Objectif

Efficient power generation/absorption will remain a crucial aspect of disruptive technology in a society with rising energy demands for sustenance (e.g. power generation) to scientific curiosity (e.g. space exploration). Multi-functional shape memory alloys (SMAs) form the core of many such technological breakthroughs. The multi-functionality of SMAs originates from solid-solid phase transformations, i.e. changes in the atomic lattice structure, driven by local mechanical, thermal or magnetic fields. Project MultiPhaseXtrM identifies a radically different and unexplored regime for the operation of SMAs — large, multiaxial dynamic impact and shock stresses (up to 10 GPa) within short time scales (down to nanoseconds), referred to as “extreme dynamic environments”. Exploiting multi-physical coupling in SMAs under these extreme conditions could scale up their power conversion capabilities by orders of magnitude.

Two broad scientific questions form the core of Project MultiPhaseXtrM: (1) How do thermodynamic states evolve in SMAs under extreme dynamic environments and coupled thermal/magnetic fields? (2) How do these states drive the evolution of phase transformations at short time scales? Dynamic impact experiments and high-speed instrumentation, developed in house, will probe this multi-scale behavior in single-crystal SMAs under carefully-controlled strain rates and multi-axial stress states, while advancing experimental science towards resolving short length and time scales, simultaneously. Multi-scale data sets will be analysed within continuum theoretical frameworks to discover the kinetic laws for phase transformations across the range of multi-physical conditions explored. The impact of this program will extend beyond, from designing multi-ferroic SMAs with programmable multi-functionality under these extremes, to understanding the role of stress-induced phase transformations in dynamic material strength, material synthesis and extreme geological events.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2025-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

ECOLE POLYTECHNIQUE
Contribution nette de l'UE
€ 2 416 978,00
Adresse
ROUTE DE SACLAY
91128 PALAISEAU CEDEX
France
Région
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 2 416 978,75

Bénéficiaires (1)