Matériaux high-tech : l'expertise suisse contribue à façonner la stratégie de l'UE

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Un nouveau rapport du Conseil consultatif scientifique de l'UE montre que l'Europe doit investir de manière stratégique dans les matériaux avancés - de la découverte assistée par ordinateur à l'application industrielle. En effet, les nouveaux matériaux sont considérés comme la clé de batteries plus puissantes, de semi-conducteurs plus efficaces, de composants aéronautiques plus légers et de processus de production plus durables. Nicola Marzari, directeur du NCCR MARVEL et professeur à l'EPFL, est l'un des 22 experts qui ont participé à l'élaboration du rapport et en situe l'importance pour la Suisse.

Les nouveaux matériaux sont considérés comme un élément central de l'avenir industriel de l'Europe. Image : ThePhotoGraphy / Unsplash.

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La Commission européenne, par le biais de son mécanisme de conseil scientifique (Scientific Advice Mechanism SAM), a publié un rapport complet d'examen des preuves sur les matériaux avancés. Ce rapport d'environ 200 pages a été élaboré par SAPEA (Science Advice for Policy by European Academies) et constitue la base des recommandations politiques des conseillers scientifiques spéciaux à la Commission. Le message est clair : les matériaux avancés sont essentiels pour l'autonomie, la compétitivité et la résilience de l'Europe - mais il faut accélérer considérablement le passage de la découverte de matériaux à une utilisation sûre, durable et industrielle.

Compétence suisse au sein du comité d'experts européen

Un groupe de travail composé de 22 experts européens a participé à l'élaboration du rapport, dont Nicola Marzari, professeur de théorie et de simulation des matériaux à l'EPFL et directeur du Pôle de recherche national NCCR MARVEL. Ce pôle de recherche, soutenu par le Fonds national suisse depuis 2014, a fait progresser de manière significative la découverte et la conception assistées par ordinateur de nouveaux matériaux en Suisse et au niveau international.

Pour Marzari, le rapport confirme une évolution que MARVEL a identifiée très tôt : "Il est réjouissant de voir que le rôle de leader de l'Europe dans les simulations First Principles - c'est-à-dire les simulations physiques par ordinateur basées sur les lois fondamentales des matériaux - est reconnu. Il est tout aussi important de reconnaître que des données numériques de haute qualité sur les matériaux et de nouveaux modèles d'IA sont essentiels pour la recherche future sur les matériaux. Ce qui me réjouit particulièrement, c'est que MARVEL a précisément contribué à façonner cet agenda de recherche d'avenir dès 2012"

De la simulation à l'application industrielle

Le rapport de l'UE identifie cinq secteurs clés dans lesquels les matériaux avancés ont un effet transformateur : Énergie, Électronique et semi-conducteurs, Médecine, Aéronautique et automobile. Il souligne que, bien que l'Europe dispose d'une base scientifique solide, des obstacles structurels freinent le transfert de la recherche vers l'industrie. Les conseillers scientifiques spéciaux recommandent à l'UE de donner la priorité à la sécurité, à la durabilité, à la transparence et à des normes de production élevées en tant que valeurs clés, afin de faire de ces secteurs le moteur de la compétitivité européenne.

Cette orientation correspond également aux thèmes prioritaires de la SATW. Dans le Technology Outlook, l'académie identifie sous "Manufacturing Processes and Materials" des technologies clés telles que les matériaux 2D, la pérovskite (nouvelle génération de matériaux pour les cellules solaires) ou les batteries flexibles, qui profitent directement des méthodes de découverte assistée par ordinateur décrites dans le rapport de l'UE. La SATW Advanced Manufacturing Research Alliance encourage en outre de manière ciblée la collaboration entre les institutions de recherche suisses pour le développement de futurs procédés de fabrication - un domaine dans lequel les nouveaux matériaux et leur mise à l'échelle industrielle vont de pair.

Computational Materials Science, un atout pour le site

Le rapport souligne le rôle central des simulations de premiers principes et de l'apprentissage automatique dans le développement des matériaux. Dans ces domaines, la Suisse est à la pointe au niveau international grâce à des initiatives comme le NCCR MARVEL et des infrastructures comme le Swiss National Supercomputing Centre (CSCS). Avec la plateforme Materials Cloud, MARVEL a créé des ensembles de données ouverts et reproductibles qui correspondent exactement à ce que le rapport de l'UE considère comme un besoin urgent : des données de haute qualité comme base pour la découverte de matériaux assistée par l'IA.

Le NCCR MARVEL, qui présentera bientôt son rapport final, a fait œuvre de pionnier dans la recherche assistée par ordinateur sur les matériaux pendant douze ans. Le fait que l'agenda initié par le pôle de recherche dès 2012 soit désormais au cœur d'une recommandation politique européenne témoigne de la clairvoyance de l'approche suisse et de la pertinence de cette recherche pour l'avenir industriel de l'Europe.

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Texte par Manuel Kugler