Des chercheurs ont créé un matériau ultraléger et résistant aux températures extrêmes

le 18 février 2019
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Aérogel céramique
© Science

Des scientifiques sont parvenus à mettre au point un nouveau type d'aérogel de céramique. Ce matériau présente plusieurs atouts : il est très léger et résiste à des conditions thermiques extrêmes, ainsi qu'à de brutales variations de température. Il pourrait ainsi être largement utilisé comme isolant, en particulier pour des véhicules spatiaux.

L'étude a été menée par des chercheurs de l'université de Californie à Los Angeles (UCLA), mais a également impliqué huit autres universités des États-Unis, de Chine et d'Arabie Saoudite.

Les limites de l'état de l'art


Les aérogels sont maintenant connus depuis des dizaines d'années. Il s'agit d'une sorte de gel dont le liquide est remplacé par du gaz. Composés à plus de 99 % d'air, ils sont par essence ultralégers, mais présentent toutefois une grande robustesse. Ils peuvent être fabriqués à partir de plusieurs matériaux, notamment des céramiques, qui offrent alors des propriétés isolantes intéressantes, ainsi qu'une résistance au feu et à la corrosion.

C'est pourquoi les aérogels de céramique sont employés, depuis les années 1990, sur de nombreux équipements destinés à voyager dans l'espace. Mais s'ils permettent effectivement d'isoler les engins spatiaux, les matériaux actuels présentent deux inconvénients majeurs : leur fragilité et leur tendance à se rompre, après avoir été exposés à de grandes variations de température. Ce qui est pour le moins handicapant dans l'espace.

Un aérogel de céramique perfectionné


Afin de dépasser ces limites, les chercheurs ont conçu un nouvel aérogel de céramique, constitué de fines couches de nitrure de bore. Sa composition atomique unique et sa structure microscopique confèrent au nouveau matériau des propriétés remarquables : légèreté, élasticité et résistance à de très hautes et très basses températures, ainsi qu'à des changements brutaux et répétés.

Ces nouvelles caractéristiques viennent notamment de la faculté de l'aérogel de se contracter lorsqu'il est chauffé ou comprimé. À l'inverse, les matériaux habituels ont plutôt tendance à se dilater dans de pareilles conditions et à se contracter dans un environnement très froid. Et ces transformations, lorsqu'elles sont répétées, peuvent entraîner l'affaiblissement des propriétés de l'aérogel, voire sa dislocation.

Au contraire, le nouveau matériau mis au point par les scientifiques a prouvé une résistance inédite. Il a ainsi enduré des pics de température allant de -198 à 900 °C. De même, après avoir été exposé pendant une semaine à 1 400 °C, il n'a perdu que 1 % de ses capacités de résistance.

L'aérogel pourrait ainsi être utilisé sur des engins spatiaux modernes, pour améliorer leur robustesse. Et pourquoi pas dans la prochaine mission de la NASA sur la Lune ?

Source : Phys.org

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