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Le magnésium est le métal le plus léger sur terre (4 fois plus que l'acier par exemple) et est en outre abondamment disponible. Il pourrait donc être un très bon candidat à la substitution de l'acier ou de l'aluminium pour certaines pièces automobiles et contribuer grandement à la réduction de poids des véhicules et donc à leur moindre consommation d'énergie. Mais problème, à l'état pur, ce métal est très difficilement déformable, ce qui le rend inutilisable en tant que tel. Sa faible ductilité le rend en effet cassant en cas de déformation. C'est donc pour le rendre plus malléable que des chercheurs suisses de l'EPFL se sont penchés sur les formes d'alliages et surtout sur la compréhension des structures d'alliages de magnésium afin d'identifier les combinaisons les plus pertinentes pour développer l'usage du magnésium dans diverses industries. 
"En ajoutant au magnésium une très faible quantité d'atomes de certains matériaux, comme les terres rares, le calcium, ou le manganèse, il devient plus malléable" explique ainsi William Curtin, professeur à la facuté des sciences de l'ingénieur. Mais pour exploiter ce potentiel offert par les alliages, il était indispensable de comprendre ce qui se passait au niveau atomistique afin de déterminer scientifiquement quels éléments ajouter  et dans quelle quantité pour que le magnésium devienne déformable. L'enjeu étant aussi que les éléments à ajouter ne soient pas soumis à une contrainte forte, économique ou de disponibilité. Ainsi, si les terres rares telles que l'Ytrium ou le cérium sont très efficaces pour cette application, elles ne peuvent pas à terme être la solution. En revanche, elles permettent aujourd'hui de mieux comprendre les phénomènes physiques qui se jouent dans les alliages pour en concevoir d'autres. 
Les chercheurs de l'EPFL ont donc étudié les interactions atomistiques lorsque quelques atomes de différents éléments sont ajoutés au magnésium pur. Ils ont ainsi observé que certains ajouts créent un nouveau processus annulant en quelque sorte le mécanisme rendant le magnésium peu déformable. Les scientifiques ont ensuite passé plusieurs mois à calculer en mécanique quantique les différentes combinaisons avec de nombreux atomes différents, afin de démontrer quels mélanges permettre d'atteindre la ductilité nécessaire pour déformer le métal sans qu'il ne se brise. 
Ces nouveaux alliages ont pour l'heure été développés sous forme de modèles seulement. Mais les chercheurs prévoient de passer à la fabrication en laboratoire afin de vérifier s'ils possèdent effectivement les propriétés exigées par l'industrie et s'ils peuvent être produits à grande échelle (et à des coûts accessibles). Une évolution à suivre donc de près...  

Contact chercheur : William Curtin
william.curtin@epfl.ch