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Une recette plus simple pour les avions
Les matériaux composites utilisés dans les ailes et les fuselages d'avions sont généralement fabriqués dans de très grands fours de la taille d'une maison : plusieurs couches de polymère sont soufflées à des températures allant jusqu'à 400 °C pour former un matériau solide et résistant. Avec cette approche, une énergie considérable est nécessaire pour chauffer d'abord le four, puis le gaz à l'intérieur du four et enfin le composite proprement dit.
Un nouveau film de nanotubes de carbone durcit les composites pour les ailes et les fuselages d'avion, mais n'utilise que 1 % de l'énergie requise par les procédés de fabrication traditionnels en four.
Les ingénieurs aérospatiaux du MIT ont maintenant développé un film de nanotubes de carbone qui peut atteindre le même objectif sans ces fours massifs. Lorsqu'il est enroulé sur un composite polymère multicouche et connecté à une source d'alimentation électrique pour le chauffer, le film stimule la solidification du polymère.
Le groupe a testé le film sur un matériau en fibre de carbone couramment utilisé dans les composants d'avion et a découvert qu'il créait un composite aussi résistant que celui fabriqué dans des fours conventionnels, en utilisant seulement 1 % d'énergie en plus.
La nouvelle approche hors du four peut offrir une méthode d'économie d'énergie plus directe pour fabriquer pratiquement n'importe quel composite industriel, déclare Brian L. Wardle, SM '95, PhD '98, professeur d'aéronautique et d'astronautique au MIT.
En règle générale, si vous allez cuisiner un fuselage pour un Airbus A350 ou un Boeing 787, vous avez environ un four à quatre étages qui représente des dizaines de millions de dollars en infrastructure dont vous n'avez pas besoin, dit Wardle. Notre technique met la chaleur là où elle est nécessaire, en contact direct avec la pièce à assembler. Considérez-la comme une pizza auto-chauffante… Au lieu d'un four, il vous suffit de brancher la pizza au mur et elle se cuit toute seule.
Wardle dit que le film de nanotubes, qui est juste une fraction aussi épais que le diamètre d'un cheveu humain, est également incroyablement léger. Après avoir fusionné les couches de polymère sous-jacentes, il s'engrène avec le composite, ajoutant un poids négligeable.
L'équipe travaille avec des partenaires industriels pour développer la technologie afin que les composites puissent être utilisés pour fabriquer des fuselages et des ailes d'avions.
Les chercheurs, dont les étudiants diplômés du MIT Jeonyoon Lee et Itai Stein et Seth Kessler '99, SM '00, PhD '02, de la Metis Design Corporation, ont publié leurs résultats dans la revue Matériaux appliqués et interfaces ACS .