Un nouveau capteur, capable de détecter l'accumulation de glace en temps réel, pourrait changer la donne en matière de sécurité et d'efficacité des compagnies aériennes.

Deux équipes de recherche distinctes, l'une qui conçoit des capteurs hyperfréquences et des systèmes microélectroniques, et l'autre qui étudie les matériaux hydrofuges et les forces combinées à la répulsion extrême des liquides pour cette dernière recherche issue de l'école d'ingénierie de l'UBC Okanagan.

Les chercheurs visaient à développer un capteur capable de détecter le moment précis où la glace commence à se former sur une surface. En raison de leur haute sensibilité, batterie faible, facilité de fabrication, et profil plan, l'équipe a choisi d'utiliser des résonateurs micro-ondes. Le dispositif, explique le professeur adjoint Kevin Golovin, facilitera la détection et la gestion de l'accumulation de givre sur les avions, notant qu'il y a eu pas mal de tragédies aériennes directement liées aux ailes d'avion glacées.

« Les systèmes de détection de glace utilisés aujourd'hui sont assez rudimentaires. Par exemple, les pilotes détectent visuellement la glace sur les ailes des avions avant le dégivrage en vol, " dit Golovine, qui dirige le laboratoire de recherche et d'applications en génie des polymères de l'Okanagan. "Et sur le tarmac, certifier que l'aéronef est exempt de givre après le dégivrage est également effectué par inspection visuelle, qui est sensible à l'erreur humaine et aux changements environnementaux."

Les capteurs planaires à résonateur hyperfréquence sont de simples traces de métal déposées sur un plastique, et pourtant ils sont mécaniquement robustes, sensible et facile à fabriquer explique le professeur adjoint Mohammad Zarifi, chef du laboratoire de microélectronique et de capteurs avancés de l'UBCO.

"Les capteurs donnent une image complète des conditions de givrage sur n'importe quelle surface, comme une aile d'avion. Ils peuvent détecter quand l'eau frappe l'aile, suivre la transition de phase de l'eau à la glace, puis mesurer l'épaisseur de la glace au fur et à mesure qu'elle grandit, le tout sans altérer le profil aérodynamique de l'aile."

La paire, avec les étudiants diplômés Benjamin Wiltshire et Kiana Mirshahidi, ont récemment publié les résultats de leurs recherches dans Capteurs et actionneurs B :Chimique . Il s'agit du premier rapport sur l'utilisation de résonateurs à micro-ondes pour détecter le givre ou l'accumulation de glace, dit Zarifi. L'inverse est également possible, et les capteurs peuvent détecter quand la glace est fondue pendant le dégivrage, il ajoute.

Et la sensibilité et la précision des capteurs signifient que la détection s'effectue en temps réel. Cela pourrait accélérer le dégivrage au sol et en vol, moins cher et beaucoup plus efficace.

"Le résonateur a détecté la formation de givre quelques secondes après que le capteur a été refroidi en dessous de zéro, " explique Wiltshire, le premier auteur de l'étude. "Il a fallu environ deux minutes à -10C pour que le givre devienne visible sur le résonateur à l'œil nu, et c'est dans une petite zone dans des conditions de laboratoire idéales. Imaginez essayer de détecter de la glace sur toute l'envergure d'une aile pendant un blizzard."

Les dispositifs planaires à résonateur hyperfréquence ont récemment démontré des performances significatives en matière de détection, suivi et caractérisation du solide, matières liquides et gazeuses. Cependant, les recherches sur la détection de la glace et du givre n'ont pas été entreprises jusqu'à présent, dit Zarifi, malgré les avantages évidents du temps réel, détection de glace sensible et robuste pour les applications de transport et de sécurité.

"Il s'agit d'une toute nouvelle méthode de détection rapide et précise de la formation de glace, " dit Zarifi. " La technologie des radiofréquences et des micro-ondes peut même être rendue sans fil et sans contact. Je ne serais pas surpris si les compagnies aériennes commencent à adopter la technologie même pour cet hiver à venir."