Les nouveaux matériaux au service de l’ingénierie

Les progrès technologiques dans le domaine des télécommunications sont très rapides et occupent le devant de la scène. Pourtant d’autres domaines, comme celui des matériaux sont un terrain favorable aux ingénieurs pour innover. Les matériaux de demain se destinent tant à l’industrie aérospatiale qu’aux transports, ou encore à la production d’énergie. Ils seront plus légers, plus résistants, plus adaptables ou plus isolants…

L’ingénierie aéronautique sait utiliser les innovations

Pour répondre à des contraintes de fonctionnement et d’environnement, l’ingénierie aérospatiale a besoin de matériaux très performants.

Les ailes d’avions sont sensibles au gel, qui endommage leur surface. On cherche donc à éloigner l’eau avec des revêtements chimiques hydrophobes. Justement, une équipe de chercheurs américains a récemment mis au point une technique de micro-gravure au laser qui permet de traiter la surface des matériaux, en leur imprimant un motif particulier. La structure de la surface s’en retrouve modifiée à l’échelle micro et même nano, de telle sorte que le matériaux devient super-hydrophobe. Les résultats obtenus sont nettement supérieurs à ceux du Teflon,  sans pour autant craindre l’abrasion d’un revêtement qui serait appliqué en surface. Voir les détails sur techniques-ingenieur.fr.

Autre champ de recherche dans ce domaine : la céramique. Matériel ancien, il peut être utilisé de manière innovante dans la conception des moteurs d’avions. Il apporte une résistance tant aux chocs qu’aux températures, et pour l’aérospatiale est doté d’un argument de poids : sa légèreté. Après les premiers fuselages en toile et en bois des pionniers, l’industrie aéronautique a beaucoup utilisé l’aluminium pour sa légèreté.

Les avions de dernière génération aussi bien chez Boeing que chez Airbus bénéficient de corps en matériaux composites à base de carbone qui sont particulièrement légers et résistants. La céramique est donc annoncée par GE comme la quatrième révolution technologique concernant les matériaux destinés à l’aviation.

Les matériaux composites repoussent les limites des trains

Les nouveaux matériaux sont aussi intéressants pour dans le domaine ferroviaire. Il s’agit de réduire l’énergie nécessaire au déplacement des wagons sans faire de compromis sur la sécurité des passagers.

Il y a quatre ans à peine, un jeune entrepreneur gagnait ainsi un prix d’innovation pour la mise en place d’une résine. Celle-ci, composée d’une superposition de fibres d’origine diverse, est à la fois isolante, résistante au feu et suffira en terme de finition pour l’aspect définitif. Sa conception a été dès le départ pensée par rapport aux impératifs de sécurité ferroviaire.

Et après plus de sept ans de recherches, produit d’une collaboration de grosses enseignes de l’industrie (Alstom, EADS, ArcelorMittal), le passage est en train de se réaliser entre le métal rassurant et les matériaux allégés pour tout un train. Cela est possible grâce à plusieurs innovations selon la zone du train, de mousses faites de fibres métalliques jusqu’aux alliages entre acier et polymères, en passant par des composants à base d’acier mais avec des propriétés élastiques. Le but reposait sur deux objectifs, à savoir moins de pièces et un poids réduit d’un quart.

On pourrait facilement l’oublier, mais le transport ferroviaire demeure un enjeu essentiel dans le monde pour assurer le flux des passagers et des marchandises. La concurrence entre les ingénieurs du monde entier est très forte pour imaginer des trains toujours plus rapides, plus sûrs et plus économes en énergie. Ils doivent aussi penser au confort, à la qualité de service, à la durée de vie du matériel, tout en prenant garde aux coûts de fabrication et de maintenance.

Le consulting en ingénierie est d’ailleurs assez répandu dans ce domaine, les grandes compagnies demandant parfois l’appui de bureaux d’étude ferroviaire pour les accompagner dans l’amélioration du matériel roulant, mais aussi des infrastructures ou encore de la signalisation. (en savoir plus)

Polymères et films anti-corrosion dans le domaine de l’énergie

Le transport du gaz et du pétrole utilise des matériaux novateurs permettant une meilleure efficacité, et donc une réduction des pertes. Par exemple, les composants des nouveaux pipelines sont en polymères étudiés pour résister à la chaleur mais également pour offrir une certaine élasticité, afin d’épouser le paysage sur lequel ils vont reposer. Il faut aussi leur assurer une évidente étanchéité, ce qui est d’autant plus crucial lorsqu’y passe du gaz.

Dans le nucléaire aussi l’isolation est une préoccupation permanente, et les nouveaux matériaux semblent aptes à y répondre tout autant. Par exemple, Areva a lancé fin 2014 une solution innovante destinée à prévenir la corrosion des circuits secondaires de centrales nucléaires. Il s’agit d’un film protecteur révolutionnaire, composé d’un mélange d’ammoniac et de carbone. En plus de protéger de la corrosion, il résiste aux changements de température et à leurs niveaux élevés.

De quoi montrer tout le dynamisme qui anime le secteur de l’énergie en terme d’idées de matériel à exploiter !