Un revêtement de nanotubes de carbone, vu à travers une veste transparente, remplace un conducteur extérieur en métal tressé dans un câble de données coaxial par ailleurs standard. Les scientifiques de l'Université Rice ont conçu le câble pour gagner du poids pour les applications aérospatiales. Crédit :Jeff Fitlow/Université Rice
Les câbles coaxiaux courants pourraient être allégés de 50 % grâce à un nouveau conducteur extérieur à base de nanotubes développé par les scientifiques de l'Université Rice.
Le laboratoire Rice du professeur Matteo Pasquali a développé un revêtement qui pourrait remplacer la tresse de cuivre étamée qui transmet le signal et protège le câble des interférences électromagnétiques. La tresse métallique est le composant le plus lourd des câbles de données coaxiaux modernes.
La recherche paraît ce mois-ci dans la revue American Chemical Society Matériaux et interfaces appliqués ACS .
Remplacement du conducteur extérieur par le flexible de Rice, un revêtement haute performance profiterait aux avions et aux engins spatiaux, dans lequel le poids et la résistance des câbles de transport de données sont des facteurs importants de performance.
Francesca Mirri, chercheuse sur le riz, auteur principal de l'article, a réalisé trois versions du nouveau câble en faisant varier l'épaisseur du revêtement en nanotubes de carbone. Elle a trouvé que le plus épais, environ 90 microns - approximativement la largeur d'un cheveu humain moyen - répondaient aux normes de protection de qualité militaire et étaient également les plus robustes ; il en a traité 10, 000 cycles de pliage sans effet néfaste sur les performances du câble.
"Les câbles coaxiaux actuels doivent utiliser une tresse métallique épaisse pour répondre aux exigences mécaniques et à la conductance appropriée, " a déclaré Mirri. "Notre câble répond aux normes militaires, mais nous sommes en mesure de fournir la force et la flexibilité sans l'encombrement."
Le remplacement du conducteur extérieur tressé dans les câbles de données coaxiaux par une couche de nanotubes de carbone conducteurs permet un gain de poids significatif, selon les chercheurs de l'Université Rice. Crédit :Pasquali Lab/Rice University
Les câbles coaxiaux sont constitués de quatre éléments :une âme en cuivre conducteur, une gaine polymère électriquement isolante, un conducteur extérieur et une gaine en polymère. Le laboratoire Rice n'a remplacé que le conducteur extérieur en enrobant les noyaux gainés d'une solution de nanotubes de carbone dans de l'acide chlorosulfonique.
Par rapport aux tentatives antérieures d'utiliser des nanotubes de carbone dans les câbles, cette méthode donne un conducteur plus uniforme et a un débit plus élevé, dit Pasquali. "C'est l'un des rares cas où vous pouvez avoir votre gâteau et le manger, trop, " at-il dit. " Nous avons obtenu un meilleur traitement et des performances améliorées. "
Le remplacement du conducteur métallique tressé par le revêtement de nanotube a éliminé 97% de la masse du composant, dit Mirri.
Francesca Mirri, chercheuse à l'Université Rice, tient un câble de données coaxial standard (en bas) et un nouveau câble avec un conducteur extérieur en nanotubes de carbone. Le remplacement du conducteur extérieur en métal tressé par un revêtement conducteur en nanotubes rend le câble 50 % plus léger, dit Mirri. Crédit :Jeff Fitlow/Université Rice
Elle a déclaré que le laboratoire travaillait sur une méthode pour augmenter la production. Le laboratoire s'appuie sur son expérience dans la production de fibres à base de nanotubes de haute performance.
"C'est un processus très similaire, " a déclaré Mirri. "Nous avons juste besoin de remplacer la sortie de l'installation d'extrusion de fibres par une filière de revêtement de fil. Ce sont des procédés à haut débit actuellement utilisés dans l'industrie des polymères pour fabriquer de nombreux produits commerciaux. L'Air Force semble très intéressée par cette technologie, et nous travaillons actuellement sur un projet de recherche sur l'innovation des petites entreprises avec le laboratoire de recherche de l'Air Force pour voir jusqu'où nous pouvons aller. »
