L’Agence Nationale de la Recherche (ANR), qui a pour mission la mise en œuvre du financement de la recherche sur projets en France, vient d’accorder un soutien financier au projet MAGIC, (caMouflAGe multI-éChelle), porté par Jenny Faucheu, enseignante-chercheure en science des matériaux, à l’École nationale supérieure des mines de Saint-Étienne.
Le projet MAGIC a pour ambition de combiner une composante « matériau intelligent » et une composante « surface fonctionnelle » dans le but d’élaborer un revêtement à émissivité variable contrôlée. En d’autres termes, le projet MAGIC vise à combiner un revêtement de type peinture thermoactive à de la nano-texturation de surface. Le but de la peinture thermoactive sera de pouvoir moduler la température apparente de l’objet en fonction des conditions opérationnelles de température.
La nano-texturation permettra de générer des matériaux ayant différentes émissivités, et donc différentes températures apparentes, afin de pouvoir envisager différentes applications et/ou environnements. L’application d’un revêtement et la nano-texturation de la surface sont des techniques peuvent être réalisées à grande échelle et peuvent s’appliquer à une grande gamme de matériaux (métaux, plastiques, composites, céramiques et textiles). En outre, utiliser une peinture thermoactive (c’est-à-dire dont les propriétés changent en fonction de la température) permet de s’affranchir d’un système actif induisant le changement d’état du matériau.
La technique utilisée aurait pour but de limiter la signature thermique d’un moteur, ce qui pourrait conduire à rendre discrets certains types de véhicules militaires, dont les drones. En d’autres mots, une telle peinture thermoactive vise à modifier l’émissivité d’un objet quelconque pour le faire apparaître plus froid qu’il ne l’est en réalité, le rendant ainsi moins détectable.
Les matériaux et les technologies choisis par l’équipe du projet MAGIC sont d’une part le dioxyde de vanadium (VO2) comme agent thermoactif et d’autre part la nano-texturation par laser femto seconde. L’objectif est de fabriquer de la peinture thermoactive par insertion de particules de VO2 dans une matrice polymère qui sera ensuite nano-texturée.
Le VO2 est un « matériau intelligent » dit thermochrome ou thermoactif. En-dessous de 67 °C, le VO2 est un diélectrique, il est transparent au rayonnement infrarouge. La couche contenant le VO2 se comporte comme une couche neutre, permettant à la lumière du soleil de réchauffer le substrat. Au-dessus, les particules de VO2 sont dans leur état métallique et réfléchissent ainsi la lumière du soleil, empêchant dès lors son absorption et sa conversion en énergie thermique à l’intérieur du substrat.
Le VO2 a également la particularité de subir une forte modification (environ 40 %) de son émissivité IR lors du changement d’état, rendant envisageable de camoufler par exemple un véhicule « moteur chaud » et « moteur éteint ». Le changement de la constante diélectrique du VO2 est faible dans la gamme du spectre visible de sorte que la couleur du revêtement est peu affectée.
De manière grossière, la micro/nano-rugosité de surface va modifier l’interaction entre les ondes incidentes et la surface en les déviant dans de multiples directions, modifiant ainsi le signal réfléchi. Cette micro/nano-texturation va permettre alors « d’imiter » le comportement optique d’un autre matériau (un métal peut ainsi imiter la neige ou le gravier). Plus précisément, la micro/nano-texturation de surface va permettre de modifier fortement l’émissivité du matériau, la valeur d’émissivité pouvant être ajustée en fonction des paramètres de texturation (forme, taille, distribution, orientation).
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