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

18 février 2019 à 16h34
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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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Fulmlmetal
La navette devait subir des températures de 1700°c lors d’une rentrée, et une capsule Apollo de retour de la lune, qui arrivait plus vite, devait supporter plus de 2700°c.<br /> ensuite il y a la capacité à supporter une température élevé mais il y a aussi la capacité à résister à l’abrasion d’une rentrée atmosphérique, l’air est un véritable décapeur. Et un matériaux peut etre résistant à la chaleur mais pas à l’abrasion.<br /> Enfin il y a aussi le problème de la transmission, un matériaux peut etre résistant à la chaleur mais etre conductrice de cette chaleur, et ce n’est pas du tout ce que l’ont cherche poru un matériaux spatial qui devra être isolant.<br /> Je note que dans l’article il est dit que ce matéiaux a aussi une propriété élastique, ce qui est très mauvais lors d’une rentrée atmosphérique car cela modifie le profil aerodynamique du vol, ce qui peut etre dangereux à mach 24.<br /> Bref un matériau spatial doit etre résistant au chaud, froid et à l’abrasion, et être isolant.<br /> Après méfions nous des effets d’annonce en labo, on a souvent eu des annonces formidables qui n’ont plus jamais eu de suite (industrialisation trop complexe ou couteuse, résultat surestimé, résultats faussé ou manipulé, etc).
KlingonBrain
Conclusion, on est bien mieux dans son fauteuil. C’est plus confortable… et il y a moins de contraintes.
obyoneone
oui mais en sous couche isolante…
nissenko
Rien n’indique que ce soit pour remplacer le bouclier thermique, ce serait plutôt pour de l’isolation intermédiaire.<br /> Si les aérogels sont envisagés pour cet usage, c’est qu’ils ne conduisent que peu la chaleur . Plusieurs vidéos montrent des aérogels manipulés à la main après une exposition a une flamme de chalumeau.
leulapin
Kerbal space a fait apparaitre toute une génération d’experts en aérospatiale qui peuvent tenir la dragée haute aux chercheurs spécialistes, attention ! <br /> Plus sérieusement je suis d’accord, je pense que c’est plus pour isoler des composants électroniques ou des humains des conditions extérieures que pour remplacer le teflon à l’avant des navettes ou les boucliers thermiques permettant aux sondes de s’approcher de corps stellaires chauds.
leulapin
Et la laine de roche ne servira jamais d’isolant domestique car elle est incapable de supporter une toiture?<br /> Arf.
twist_54
Pourquoi ne pas réutiliser les matériaux des missions Apollo ? ils ont déjà été sur la Lune avec il y’a 50ans.
nissenko
Pourquoi tu ne t’habilles pas en peau de bête, ça se faisait dans le temps…
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