Composites aérospatiaux : propulser l'ingénierie aéronautique

Les matériaux nouveaux et améliorés révolutionnent le monde de l'ingénierie aérospatiale. Dans cet article, nous explorerons certains des nouveaux matériaux composites qui nous permettent d'atteindre Mars et au-delà.

Composites aérospatiaux : Fibre de carbone, nanotubes et graphène

La fibre de carbone a été construite pour la première fois dans les années 1800 pour être utilisée dans les filaments d'ampoules, en utilisant des matériaux comme le bambou et le coton. Ce n'est qu'au milieu du XXe siècle que les chercheurs ont exploré ce matériau comme un élément structurel potentiel.

Aujourd'hui, la plupart des fibres de carbone sont fabriquées à partir de polyacrylonitrile. Ces minuscules fibres individuelles sont liées entre elles à l'aide d'un liant plastique pour former un matériau extrêmement solide et léger. Les économies de poids réalisées grâce aux matériaux en fibres de carbone signifient une réduction de la consommation de carburant pour les fusées atteignant l'espace, les avions en vol, et même votre prochaine sortie à vélo.

Nous pouvons considérer d'autres composites aérospatiaux, nanotubes de carbone, graphène, et buckminsterfullerène comme la prochaine évolution dans la technologie des matériaux carbonés. Chacun de ces matériaux est constitué uniquement d'atomes de carbone liés à trois de leurs voisins atomiques.

Aérogel pour l'aérospatiale et la défense

Samuel Stephens Kistler a créé l'aérogel en 1931 en retirant le liquide d'une gelée. La substance solide résultante est en grande partie de l'air. L'aérogel moderne est souvent formé à partir de silicium, retirant les molécules liquides pour créer une substance extrêmement poreuse pouvant être constituée de plus de 99 % d'air en volume.

En raison de sa constitution en tant qu'air "stationnaire", l'aérogel est un excellent isolant. La conductivité thermique peut être inférieure à celle du gaz qu'il contient, grâce à sa haute porosité et à l'effet Knudsen, qui limite le mouvement moléculaire et, par conséquent, le transfert d'énergie thermique. Cette porosité rend également l'aérogel hydrophile et capable d'absorber une grande quantité d'humidité. Cependant, des additifs peuvent le rendre résistant à l'eau.

Ces propriétés font de l'aérogel un matériau fantastique avec une large gamme d'applications potentielles, y compris par la NASA. À l'état brut, il peut être assez fragile et est sans doute du côté exotique, mais il a été utilisé pour des applications plus terrestres où une isolation extrême dans un volume minimal est requise.

Impression 3D métallique, traitement thermique avancé, composites pour l'aérospatiale et bien plus

Tout au long de l'histoire, les avancées dans la métallurgie ont fait progresser la société. Bien que n'étant pas un matériau nouveau à proprement parler, la capacité d'imprimer en 3D des métaux nous permet de former des formes qui auraient été impossibles auparavant. Considérez que l'impression 3D est largement utilisée dans la construction de fusées.

En parallèle de l'impression 3D, la manière dont les métaux sont chauffés et refroidis pour améliorer leurs propriétés continuera sans aucun doute d'être utilisée dans l'ingénierie spatiale et aéronautique. Nous pouvons nous attendre à voir une large gamme de nouvelles pièces aérospatiales fabriquées avec du métal, du silicium et du carbone nous propulsant vers l'avenir.