Ces jours, les composants en plastique sont vitaux dans de nombreux domaines de l'industrie - construction légère, la construction automobile et l'électrotechnique, pour n'en nommer que quelques uns. Aujourd'hui, les chercheurs ont trouvé des moyens ingénieux de combiner les plastiques avec des nanoparticules et de leur conférer de nouvelles propriétés. Grâce à ces matériaux innovants, les avions pourraient à l'avenir être mieux protégés contre la foudre.

Imaginez la scène :des nuages ​​noirs se rassemblant à l'horizon, un avion s'envole vers la tempête… et soudain un éclair chauffé à blanc fend le ciel. Il n'est pas rare qu'un avion doive traverser des fronts de mauvais temps, mais quand ils le font, il y a toujours un danger majeur - la foudre. Naturellement, les constructeurs aéronautiques mettent tout en œuvre pour protéger leurs machines contre les chocs, mais même les avions en aluminium ne s'en sortent pas toujours totalement indemnes. Et lorsque des composants polymères - généralement des plastiques renforcés de fibres de carbone (PRFC) - sont incorporés dans la conception comme mesure d'économie de poids, la situation devient encore plus problématique, car ils ne conduisent pas le courant électrique aussi bien que l'aluminium.

Au Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM à Brême, Allemagne, les chercheurs ont désormais mis au point un procédé de fabrication de nouveaux matériaux qui devraient permettre aux avions de mieux se protéger contre la foudre. Ils se sont concentrés sur les propriétés matérielles uniques des nanotubes de carbone (CNT). Les NTC sont parmi les fibres les plus rigides et les plus résistantes connues, et ont une conductivité électrique particulièrement élevée. Afin de transférer leurs propriétés aux CFRP, les scientifiques ont combiné ces nanoparticules avec des plastiques. « En mélangeant des nanoparticules avec des plastiques, nous avons pu améliorer significativement les propriétés matérielles de ces derniers, " déclare le Dr Uwe Lommatzsch, chef de projet à l'IFAM. Pour ne donner que deux exemples, Les NTC sont utilisés pour optimiser la conductivité électrique des plastiques, et leurs propriétés de dissipation thermique sont également améliorées par l'ajout de particules métalliques.

L'astuce est dans le processus de mélange, dit Lommatzsch :« Les micro- ou nanoparticules doivent être très homogènes, et parfois très étroitement liés au polymère. Pour faire ça, les scientifiques emploient la technologie plasma. Ils utilisent un plasma atmosphérique pour modifier la surface des particules de manière à ce qu'elles puissent être plus facilement liées chimiquement au polymère. Une décharge pulsée dans une chambre de réaction crée un gaz réactif. collègue de Lommatzsch, Dr Jörg Ihde, explique :« Nous pulvérisons les particules - c'est-à-dire les nanotubes - dans ce plasma atmosphérique. Ils tombent immédiatement dans le solvant choisi, qui peut ensuite être utilisé pour traiter davantage le polymère. L'ensemble de la procédure ne prend que quelques secondes - un énorme avantage par rapport à l'ancienne méthode, dans lequel les NTC étaient généralement préparés dans un bain acide en utilisant un procédé chimique humide. Cela a pris plusieurs heures ou jours, nécessitait beaucoup plus de produits chimiques, et généré beaucoup plus de déchets.

En plus des plastiques renforcés de fibres de carbone améliorés pour une utilisation dans la construction aéronautique, les chercheurs de l'IFAM ont plusieurs autres applications potentielles en tête. Ihde donne un exemple :« Nous pouvons augmenter les propriétés de dissipation thermique des composants électriques en donnant aux particules métalliques de cuivre ou d'aluminium un revêtement électriquement isolant dans le plasma, puis en les mélangeant dans un polymère. » Celui-ci peut être pressé sur un composant électronique afin que la chaleur soit dissipée directement. « La surchauffe des éléments est un problème majeur dans l'industrie électronique, " il ajoute. Les chercheurs ont également mis au point un moyen de réduire les pertes électromagnétiques en utilisant ce procédé plasma pour enrober des particules magnétiques douces telles que le fer, puis en les combinant avec des plastiques. Intégré dans les moteurs électriques, ils ont coupé les pertes par courants de Foucault, améliorant ainsi l'efficacité et allongeant la durée de vie.

Les experts de l'IFAM présenteront des nanotubes de carbone modifiés en surface - qui démontrent une miscibilité considérablement améliorée avec les solvants - au salon K 2010 à Düsseldorf, du 27 octobre au 3 novembre.