Axe H.08 : Sciences de base pour l’énergie

Cet axe vise à soutenir des travaux de recherche amont, permettant de prospecter de nouvelles idées et méthodes et d’étudier des concepts en rupture. Avec des perspectives d’application à long terme, notamment au-delà d’un horizon de 15 ans, cet axe a pour ambition de mobiliser largement et transposer au domaine de l’énergie des connaissances fondamentales, des méthodes et des outils issus des disciplines des sciences de la matière, de l’ingénieur et du numérique, et à susciter des projets de recherche rassemblant des compétences en provenance d’un large spectre de communautés scientifiques, dont certaines n’ont pas nécessairement, aujourd’hui, l’énergie pour objet. Sans exhaustivité, les sujets suivants peuvent d’être abordés : Matériaux & milieux innovants : compréhension, élaboration et caractérisations avancées :

• matériaux et procédés innovants pour l’énergie : compréhension de phénomènes et comportements en lien avec des propriétés physiques, chimiques ou physico-chimiques microscopiques ou macroscopiques, de matériaux ou surfaces fonctionnels (transport/transfert/stockage de chaleur et/ou de matière, optique…), substitution des matériaux critiques, activation des réactions chimiques, phénomènes interfaciaux, nano-structuration (surface, interface, volume), procédés bio-inspirés ou géo-inspirés, assemblages complexes et réactifs... ;
• caractérisations avancées pour les processus énergétiques : méthodes expérimentales et instrumentations innovantes (multi-échelles spatiales et temporelles) pour les systèmes

complexes, couplages multi-physiques, caractérisations in-operando multi-échelles, méthodologies d’extrapolation de données ou de mesures sur des temps longs, etc. Modélisation & simulations multi-échelles et multi-physiques des systèmes énergétiques :

• conception assistée par modélisation/simulation : modélisation et simulation (y compris prédictive) de l’échelle atomique vers les molécules, matériaux, milieux, interfaces et procédés et dispositifs (méthodes quantiques, thermodynamiques ou cinétiques, remontée d’échelles, machine-learning, data-mining, intelligence artificielle…) visant à découvrir de nouveaux matériaux, composants ou dispositifs pour l’énergie, simulation multi-échelles des propriétés fonctionnelles, des mécanismes de vieillissement, de corrosion... ;
• simulations multi-échelles des mécanismes, réactions, procédés, dispositifs ou systèmes : écoulements multiphasiques et/ou turbulents et/ou réactifs, interactions de fluides (réactifs) -matériaux, vieillissement, systèmes auto-réparants, modélisation de systèmes et procédés agiles ou versatiles, approches méthodologiques pour la modélisation des systèmes complexes pouvant aller jusqu’à l’assemblage de plusieurs systèmes.

Compte-tenu du caractère amont et exploratoire des recherches attendues, les projets devront préciser clairement quels verrous ils se proposent de lever, en rapport avec une application appartenant au domaine de l’énergie, sans qu’il soit nécessaire de fournir une analyse quantitative de l’impact sur le domaine énergétique. Enfin, même si les travaux attendus dans cet axe se situent encore à un stade très amont dans la chaîne de développement des technologies, ils devront toutefois prendre en considération des facteurs qui pourraient ultérieurement limiter voire empêcher ces développements (comme, par exemple, éviter d’utiliser des matériaux trop rares ou des procédés d’élaboration qui ne seraient pas industrialisables).