Polymères et nanoparticules : le mélange parfait
Allègement des structures, industrie automobile, électrotechnique – les pièces en polymères sont aujourd’hui primordiales pour un grand nombre de secteurs industriels. Afin d’améliorer leurs propriétés physiques, les chercheurs cherchent maintenant à les mélanger avec des nanoparticules.
Ces matériaux pourraient ainsi par exemple mieux protéger les avions des éclairs. Bien que les ingénieurs développent toujours de nouvelles solutions technologiques, un avion, même en aluminium, risque toujours de subir des dommages lorsqu’il est touché par la foudre. Lorsque des composites sont employés, comme c’est de plus en plus le cas actuellement dans le but de réduire la masse, le problème s’amplifie, car ces matériaux sont de très mauvais conducteurs électriques et ne permettent donc pas de conduire l’électricité le long de la carcasse de l’avion et ainsi de le protéger.
Au sein de l’Institut Fraunhofer de techniques de fabrication et de recherche appliquée sur les matériaux (IFAM) de Brême [1], des chercheurs ont développé un procédé pour la production de nouveaux matériaux composites capables de mieux protéger les avions. Ils s’appuient pour cela sur les propriétés uniques des nanotubes de carbone (CNT – Carbon Nanotubes), qui se démarquent par de très hautes résistance mécanique et conductivité électrique. Ces tubes sont mélangés avec le composite et altèrent ainsi énormément les propriétés globales du matériau.
L’étape clé du procédé de fabrication est l’incorporation des particules : « les micro et nanoparticules doivent être liées de manière très homogène et très serrée avec le polymère », explique Uwe Lommatzsch, chef de projet. Pour y parvenir, les chercheurs emploient la technologie plasma : à l’aide d’un plasma atmosphérique, ils modifient la surface des particules de telle manière qu’elles se lient plus facilement chimiquement au polymère. Une décharge pulsée dans une chambre de réaction permet la formation d’un gaz réactif. « Nous pulvérisons ensuite les nanoparticules dans ce plasma ». Après la réaction, les particules tombent directement dans le solvant, qui sera par la suite utilisé pour la synthèse du polymère. Ce procédé ne dure que quelques secondes, ce qui présente un avantage indéniable quand on considère que la synthèse de CNT nécessitait dans le passé plusieurs heures, voire des jours!
Hormis cette application pour l’aéronautique, les chercheurs de l’IFAM ont d’ores et déjà d’autres idées. « Nous pourrions par exemple améliorer la dissipation thermique de composants électriques, en appliquant un revêtement électriquement isolant sur des particules de cuivre ou d’aluminium, puis en les insérant dans un polymère ». Ce dernier serait alors imprimé sur le composant électrique en question, afin de dissiper directement la chaleur. Les chercheurs seraient également en mesure de réduire les pertes électromagnétiques, en appliquant un revêtement sur des particules de fer par ce même procédé. Implanté dans un moteur électrique, ce matériau permettrait de réduire les pertes par courants de Foucault et ainsi d’augmenter le rendement et de prolonger la durée de vie.
Les résultats de leurs recherches seront présentés lors du salon K (pour Kunststoff : matière plastique) [2] de Düsseldorf (Rhénanie du Nord-Westphalie), qui aura lieu du 27 octobre au 3 novembre.
Pour en savoir plus
- [1] Site Internet de l’Institut Fraunhofer pour les techniques de fabrication et de recherche appliquée sur les matériaux (IFAM) : http://www.ifam.fraunhofer.de/
- [2] Site Internet du salon K : http://www.k-online.de/
Source :
Kompetenznetze Deutschland – 10/01/2010 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/8w61E
Rédacteur :
Philippe Rault, philippe.rault@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr