Une équipe de recherche des Instituts des sciences physiques de la Hefei de l'Académie chinoise des sciences a développé des composites avancés aérogeaux qui intègrent une isolation à haute température avec des capacités mécaniques de charge, tout en réalisant une fabrication contrôlable d'échantillons de grande taille.
Les résultats ont été publiés dans Matériaux aujourd'hui énergie et le Journal of Materials Research and Technology.
Comme les systèmes haute performance sont de plus en plus déployés dans des conditions extrêmes, il existe un besoin croissant de matériaux d'isolation qui sont non seulement légers et thermiquement efficaces mais aussi mécaniquement forts et stables à des températures élevées.
Les aérogels traditionnels, connus pour leur densité ultra-faible et leurs excellentes propriétés isolantes, souffrent souvent d'une mauvaise intégrité mécanique, de la stabilité thermique limitée et des défis dans la fabrication à grande échelle – réprimandant leur application pratique dans des environnements exigeants.
Pour relever ces défis, les chercheurs se sont appuyés sur leurs travaux antérieurs et ont développé une stratégie de renforcement en fibre de carbone pour créer des composites aérogel haute performance. En introduisant du graphite extensible en tant qu'agent de liaison interfaciale, ils ont construit un cadre multi-échelle robuste qui a considérablement amélioré l'intégrité structurelle et la résistance à la déformation thermique.
Les composites résultants ont maintenu la résistance mécanique sous charge tout en fournissant une isolation thermique efficace à travers une large plage de températures.
En parallèle, pour les composites aérogel à base de céramique, les chercheurs ont proposé une nouvelle imprégnation précurseur et une technique de croissance en double morphologie in situ. Cette approche a permis la formation simultanée de revêtements en carbure de silicium dense et un réseau de nanofils dans la structure en fibre de carbone, améliorant considérablement la résistance à l'oxydation et les performances d'ablation.
Même après l'exposition à des températures extrêmement élevées, les composites ont conservé leur structure légère, leur résistance mécanique et leurs excellentes propriétés d'isolation thermique, démontrant un fort potentiel pour de futures applications de protection thermique.
Surtout, les deux types de composites ont démontré la faisabilité d'une fabrication de grande taille, avec des échantillons préparés avec succès et capables d'être coupés et traités au besoin.
Ces progrès fournissent de nouvelles voies techniques pour les applications d'ingénierie des composites AirGel.
