Mélanges militaires Revêtements « Smart »

Des convois de chars de l'armée américaine traversent le Koweït ce mois-ci à nouveau, prêts à jouer un rôle clé dans la guerre contre l'Irak. Mais avant qu'ils ne tirent un seul coup, ces chars sont déjà enfermés dans la bataille avec de vieux ennemis : les sables du désert fouettant, le soleil brûlant et même l'air lui-même.

Chaque année, l'axe de corrosion coûte à l'armée américaine 10 milliards de dollars - 2 milliards de dollars rien que pour la peinture et le grattage, un travail à forte intensité de main-d'œuvre qui est dangereux pour les personnes et l'environnement. Ainsi, l'automne dernier, le Tank-Automotive and Armaments Command, Armament Research, Development and Engineering Center (TACOM-ARDEC) à Picatinny Arsenal, NJ a demandé à une coalition de chercheurs du New Jersey Institute of Technology, de l'Université de Clemson et de l'Université de l'Illinois à faire quelque chose. Le commandement leur a accordé 838 000 $ - et a promis jusqu'à 1,5 million de dollars de plus - pour trouver des matériaux qui combinent des caractéristiques d'auto-guérison avec la capacité de changer de couleur et de détecter les dommages structurels ou les changements environnementaux. Dan Watts, l'homme à la tête du programme du NJIT, affirme que leurs recherches ont été poussées par des progrès étonnamment rapides dans les polymères auto-cicatrisants et l'électronique fabriqués à partir de nanotubes de carbone qui vont au-delà du domaine de la spéculation académique intéressante et se rapprochent de la faisabilité économique.

Trouver le bon mélange

Depuis plusieurs années, les chercheurs en matériaux recherchent des polymères auto-cicatrisants qui peuvent être appliqués sur une surface - comme des machines industrielles - et qui résisteraient à la détérioration qui se produit au fil du temps (voir Nano Biomatériaux , TR, novembre 2002). Mais personne n'a encore trouvé de matériau capable de se réparer à plusieurs reprises, de fonctionner comme un revêtement mince, d'être stocké pendant des années et, pour les applications militaires, de résister aux agents chimiques. À cette fin, le groupe Picatinny a sollicité Nancy Sottos, professeur de mécanique à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign. Le laboratoire de Sottos a conçu un époxy avec des capsules à l'échelle du micron qui éclatent lorsque des fissures se forment, les scellant rapidement. ( Cliquez pour l'animation .) La clé pour en faire un produit est la durée de conservation, dit Sottos. En ce moment, nous les mélangeons et les décomposons tout de suite.

En plus des propriétés d'auto-réparation, le revêtement intelligent idéal de l'armée doit également incorporer des dispositifs à l'échelle nanométrique qui détectent la corrosion lorsqu'elle se produit, peut-être, dit Watts, en détectant le mouvement dans le matériau.

Pour détecter son environnement, recevoir des commandes et propager les changements de couleur d'une molécule à l'autre, les revêtements auront besoin d'un câblage. A Clemson, les chercheurs pensent que les nanotubes de carbone peuvent servir ; ils remplissent les tubes de fer pour créer des circuits rudimentaires, bien qu'il ne soit toujours pas clair si cette approche à faible puissance peut créer la gamme de couleurs dont l'armée a besoin. De retour au New Jersey Institute of Technology, leurs collaborateurs travaillent pour contrôler les nanotubes avec de l'électricité, de la lumière et du laser, explique Joseph Argento, adjoint du Centre d'écologie industrielle de l'armée à Picatinny.

La collaboration étudie les systèmes micro-électromécaniques (MEMS), à l'étude ailleurs à Picatinny, bien qu'il y ait des doutes que les machines microscopiques fourniront le bon mélange pour les revêtements intelligents. C'est toujours une technologie sexy, explique Laura Battista, ingénieure en environnement chez Picatinny qui travaille sur les revêtements intelligents. Mais il n'y a rien dans le commerce pour le moment. Les MEMS pourraient cependant être utiles dans les écrans qui rendent les véhicules invisibles aux satellites, disent ces chercheurs.

L'objectif ultime, selon Watts, est d'afficher une image de l'environnement du véhicule sur sa surface. Mais voici un problème : obtenir la fausse image pour se fondre de manière convaincante peut nécessiter de monter la caméra près de l'observateur - l'ennemi, dans ce cas. Watts dit que l'armée pourrait se contenter d'un deuxième meilleur effet caméléon qui change rapidement d'un modèle à l'autre.

Actionnez un interrupteur, peignez votre maison

Les revêtements intelligents trouveront des applications au-delà du domaine militaire, selon les chercheurs. Watts envisage des voitures résistantes à la corrosion qui peuvent être personnalisées sur place, des panneaux d'affichage programmables et des tissus aux couleurs changeantes. L'extérieur des bâtiments pouvait être repensé en appuyant simplement sur un interrupteur. Les constructeurs automobiles sont en train de développer des pare-chocs auto-cicatrisants, dit Argento. Vous pouvez imaginer ce que ce revêtement pourrait faire pour les bâtiments et les ponts dont vous n'avez pas à vous soucier de la corrosion, ajoute-t-il.

Malgré les formidables obstacles, les chercheurs visent à produire un prototype dès 2005 (mais peut-être aussi tard qu'en 2009) si l'argent dure. Les composants, tels que les adhésifs auto-cicatrisants qui ne sont pas exposés aux éléments, pourraient arriver plus tôt. Nous construisons une bonne et solide base technique qui suggère que cela devrait être possible, dit Watts. Ce qui est encore inconnu, c'est comment tout cela sera intégré.

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