Les phénomènes de changement de phase de fluides multi-constituants mettent souvent en évidence un comportement bien particulier des mélanges. Ainsi, en ébullition nucléée, la présence d'un constituant supplémentaire dans un fluide peut avoir une forte influence sur le coefficient d'échange thermique pariétal dont les variations peuvent être fortement non linéaires. Ces non linéarités peuvent s'expliquer par des phénomènes locaux apparaissant au voisinage des interfaces liquide-vapeur, par exemple des variations très locales de la température aux interfaces ainsi que des phénomènes de diffusion de masse. Dans ce contexte, la simulation numérique directe, qui permet d'avoir accès à l'ensemble des grandeurs locales et instantanées d'un écoulement, apparaît comme un outil prometteur pour l'étude des transitions de phase dans les mélanges. Dans cet exposé, nous présentons une extension de la méthode du second gradient, initialement dédiée au changement de phase liquide-vapeur de fluides purs, pour la simulation de l'ébullition nucléée dans des mélanges binaires. La méthode du second gradient est une méthode à interfaces diffuses modélisant les interfaces liquide-vapeur comme des régions d'épaisseur non nulle à travers lesquelles les grandeurs physiques du fluide varient continûment. Dans cette méthode, les équations du mouvement découlent d'une modélisation thermodynamique des interfaces, la théorie de la capillarité de van der Waals. La masse volumique joue alors le rôle de paramètre d'ordre puisque c'est la variable qui permet de caractériser la présence de chacune des phases liquide et vapeur. Toutefois, la description thermodynamique du fluide nécessite d'être modifiée afin d'épaissir artificiellement les interfaces qui sont physiquement trop minces pour pouvoir être capturées par plusieurs mailles de discrétisation. Nous proposons une extension du modèle thermodynamique du second gradient à des mélanges binaires et présentons les équations du mouvement qui en résultent. Nous étudions également les implications sur le modèle de l'épaississement artificiel des interfaces nécessaire dans la méthode du second gradient. Le modèle peut alors être appliqué à l'ébullition nucléée d'un mélange binaire dilué. Nous présentons des résultats de simulations 2D qui sont comparés à ceux obtenus avec un fluide pur, mettant en évidence une forte diminution du coefficient d'échange thermique en fonction de la concentration du constituant dilué, conformément aux résultats expérimentaux connus.