Soutenance d’HDR de Sylvain Patinet

Bien que les solides amorphes soient omniprésents dans la nature et possèdent de nombreuses applications industrielles (verre, gel, matériaux granulaires...), la compréhension fondamentale de leur comportement mécanique reste encore limitée. Le nœud du problème provient de leur structure désordonnée empêchant l’identification de défauts d’écoulement topologiques comme c’est le cas dans les cristaux. À l’échelle des particules, la plasticité et le dommage se manifestent par des réarrangements irréversibles. Ces transformations de cisaillement peuvent s’agréger sous forme d’avalanche ou former des bandes de cisaillement impliquant toutes les échelles spatiales. De plus, la réponse mécanique de ces systèmes hors d’équilibre dépend de manière cruciale des détails des interactions entre particules et de leur l’histoire thermomécanique.

Dans ce travail, nous développons une méthode pour calculer les limites d’élasticité locales à l’échelle atomique dans des verres bidimensionnels modèles obtenus via différents protocoles de trempe. Cette technique nous permet d’échantillonner efficacement les seuils de réarrangements plastiques locaux, de manière non perturbative, dans différentes directions de chargement et sur des échelles de longueur contrôlées. Les emplacements des réarrangements plastiques lors du cisaillement sont fortement corrélés avec les zones molles des états trempés. Dans les verres ultra-stables, les plus pertinents d’un point de vue expérimental, les limites d’élasticité locales s’avèrent être l’un des meilleurs indicateurs structuraux pour prédire l’activité plastique dans les solides amorphes athermiques.

Nous montrons que cette méthode est très utile pour capturer les dépendances des barrières à la préparation du verre, à la formation des bandes de cisaillement et à l’anisotropie induite par une déformation plastique. Il s’agit donc un outil idéal pour documenter et modéliser ce qui se passe « à l’intérieur » d’un solide amorphe et mieux caractériser la relation entre structure et plasticité. D’un point de vue pratique, nous montrons de plus que cette méthode permet d’envisager des stratégies de modélisation multi-échelles quantitatives.