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La technique des nanotubes du MIT suggère une façon plus écologique de fabriquer des pièces d’avion


Les ingénieurs du MIT ont trouvé une nouvelle façon de créer des composites en fibre de carbone de qualité aérospatiale en utilisant seulement un pour cent de l’énergie des méthodes actuelles, et aucun des fours et autoclaves.

Le développement provient d’ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology travaillant avec des nanotubes de carbone – des tubes creux d’atomes de carbone plus fins que les cheveux humains mais plus solides que l’acier.

Ils ont découvert que les feuilles de ces nanotubes de carbone peuvent être utilisées « comme une couverture électrique » pour fusionner les matériaux composites des avions, des engins spatiaux et d’autres grandes structures telles que les éoliennes.

Pas de fours ni de chambres de pression

Ils décrivent ces structures comme étant constituées de couches de différents matériaux composites comme une pâte filo.

Actuellement, fusionner ces matériaux en toute sécurité signifie les faire cuire dans des fours géants et aspirer les bulles d’air dans les autoclaves – les chambres de pression industrielles.

Ce processus ne se produit que lorsque les matériaux sont moulés sous la forme d’un fuselage ou d’une autre pièce requise, ce qui nécessite des installations de taille d’entrepôt.

La technique des chercheurs du MIT supprime le besoin de ces fours et autoclaves et accélère potentiellement l’ensemble du processus.

La réduction des poches d’air a pris du temps

Ils ont d’abord réussi avec la technique du four hors du four (OoO) – qui nécessite d’emballer les matériaux dans des feuilles de nanotubes de carbone ultrafines puis d’appliquer un courant électrique pour les chauffer – en 2015.

Cela a produit des composites aussi solides que les matériaux fabriqués avec des méthodes traditionnelles, en utilisant seulement un pour cent de l’énergie.

Nanotube d'avion MIT
Les coupes transversales montrent des poches d’air qui ont initialement compromis la résistance du matériau. Image reproduite avec l’aimable autorisation des chercheurs.

Cependant, perfectionner la technique hors autoclave (OoA) s’est avéré plus difficile, car le matériau résultant contenait toujours des poches d’air qui compromettaient sa résistance et sa durée de vie.

Finalement, l’équipe a réussi en prenant en sandwich un film mince de nanotubes de carbone spécialement alignés entre les couches de matériaux. Lorsqu’il est chauffé, ce remplissage attire les matériaux les uns vers les autres et élimine les vides.

Utilisations potentielles au-delà des avions

Selon Brian Wardle, professeur d’aéronautique et d’astronautique au MIT, leurs derniers résultats montrent un composite « aussi solide que le composite de référence pour les autoclaves utilisés dans les structures aérospatiales primaires ».

« Nous avons maintenant cette nouvelle solution matérielle qui peut fournir une pression à la demande là où vous en avez besoin », a-t-il poursuivi.

« Au-delà des avions, la majeure partie de la production de composites dans le monde est constituée de tuyaux en composite, pour l’eau, le gaz, le pétrole, toutes les choses qui entrent et sortent de nos vies. Cela pourrait rendre la fabrication de toutes ces choses, sans le four et l’infrastructure d’autoclave possible. »

Prévoyez d’intensifier l’expérience

Wardle utilisait auparavant des nanotubes de carbone alignés verticalement pour rendre le noir le plus noir du monde, plus sombre même que Vantablack.

Sur la recherche OoO et OoA, il a travaillé avec le postdoc du MIT Jeonyoon Lee, le chef de projet, et Seth Kessler de Metis Design Corporation, une société de surveillance de la santé structurelle de l’aérospatiale basée à Boston.

Ensemble, ils ont rédigé un article sur le sujet dans la revue Advanced Materials Interfaces.

Ensuite, les chercheurs chercheront à étendre leur film de nanotubes de carbone générant de la pression à une taille qui puisse s’attaquer aux équipements industriels. À ce jour, leurs expériences ont impliqué des échantillons de quelques centimètres de large seulement.

D’autres expériences récentes avec des nanotubes de carbone ont permis de les utiliser pour fabriquer des bétons et des tissus thermorégulateurs plus solides.

Ils sont un proche cousin du graphène étonnant, qui est souvent enroulé pour fabriquer les nanotubes.

Redigé par Jérémie Duval

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