jeu
25

Découverte

Les matériaux d’avenir dans l’industrie

Publié le jeudi 25 octobre 2018|Auteur: Salmson

Ultra légers, économiques et écologiques, les nouveaux matériaux commencent à supplanter les matières classiques. Encore marginaux face au plastique, à l’aluminium ou à l’acier, ils seront partout demain et tous les secteurs d’activités seront impactés.

Les matériaux au fil du temps

L’évolution des matériaux a jalonné l’histoire de notre civilisation et lui a permis d’atteindre son degré de perfectionnement.
Depuis l’âge de pierre, en passant par l’âge du bronze, du fer puis de l’aluminium, nous voici maintenant à l’ère des hydrocarbures (et de leurs dérivés), et du silicium (pour les semi-conducteurs).

La prise en compte de l’environnement

Aujourd’hui les matériaux se doivent d’être facilement recyclables et plus respectueux de l’environnement.
A titre d’exemple, les plastiques, sont complexes et résistants. Ce qui pouvait être un avantage considérable par le passé devient un souci majeur car ils sont difficiles à recycler. Compte-tenu des quantités produites de part le monde, l’environnement ne peut plus absorber les énormes quantités rejetées avec frénésie.

Demain, de nouveaux matériaux

Le développement de matériaux novateurs se fait via deux grands axes. Le premier consiste à améliorer ceux déjà éprouvés. En connaissant leurs faiblesses, il est plus aisé d’y remédier.
Le second est la création de nouveaux matériaux issus de la R&D. Cet axe est fondamental sur le long terme mais requiert souvent du temps notamment pour en tirer des applications concrètes.

De nouveaux alliages

De nouveaux alliages notamment à base d’aluminium voient le jour et peuvent remplacer l’acier. Ils sont beaucoup plus résistants que leurs aînés et disposent d’un meilleur ratio performance / poids.
Les alliages à forte entropie (telles que les poutrelles HEA*) composés de 5 métaux à part globalement proportionnelle, les alliages à mémoire de forme (AMF), les quasi-cristaux, les verres et les mousses métalliques sont autant d’exemples novateurs.

Certains, tels que les AMF, représentent des innovations importantes et commencent à avoir des applications industrielles notamment dans l’automobile et l’aéronautique.

Les composites

Les composites à matrices métalliques (CMM), dans le domaine de la métallurgie, ont une très grande résistance à l’usure. Des particules ou des fibres sont incorporées au métal.
Cette résistance, aussi bien en abrasion, en érosion qu’en frottement, en augmente les propriétés mécaniques et diminue le coefficient de frottement. La résistance de ces matériaux est multipliée par trois.

Dans le cas des CMM aluminium/céramique, ce sont des particules fines de céramique qui sont dispersées dans la matrice en aluminium. Les propriétés mécaniques sont ainsi augmentées.
Très innovants, les CMM trouvent des débouchés dès lors que les matériaux métalliques traditionnels de fonderie ne peuvent plus répondre totalement aux besoins. Leur coût reste cependant encore élevé.

Des matériaux époustouflants

Voici quelques exemples de nouveaux matériaux remarquables:

  • Le graphène est une découverte majeure. En carbone pur, il est 100 fois plus résistant que l’acier. Il est très souple, excellent conducteur électrique et extrêmement fin. Il inspire aussi de nouveaux matériaux tels que le silicène, (dérivé du silicium) cependant difficile à travailler et qui s’oxyde beaucoup.
  • Les DMT, semi-conducteurs pouvant transformer la lumière en électricité, sont promis à un bel avenir notamment pour les cellules photovoltaïques ou la fibre optique.
  • Les matériaux dits «auto-cicatrisants» pour le bâtiment sont très prometteurs. Il s’agit notamment de certains bétons. Ils vont permettre de prolonger la vie d’équipements. Les fibres de carbone ou de verre sont aussi une avancée. Beaucoup plus résistantes que le simple verre, elles sont amenées à se développer.
  • Le braeön, ruban en polymère, est plus solide que le fer, le plastique, et il peut résister à une pression de 900 kg. Maléable, il peut être chauffé pour obtenir n’importe quelle forme.
Des bénéfices incontestables

Tout cet éventail non exhaustif de matériaux, avec des capacités décuplées, donne un aperçu des évolutions qui sont en train de s’opérer.
Certains matériaux sont plus avancés que d’autres en ce qui concerne leurs applications industrielles.
Ils sont aussi plus écologiques car ils comportent des matières naturelles (le chanvre, par exemple), plus légers, plus facilement transportables et ils utilisent moins de matière.
Ils vont notamment permettent, comme pour les avions, une réduction de la consommation de carburant.

Une nouvelle ère industrielle s’ouvre. A nous d’en tirer profit et d’en inventer les usages.

——-
Statistiques et données :
* HEA : norme européenne d’un type de poutrelle métallique
 
– l’actualité technique : www.lactualitechimique.org
– le journal du CNRS : lejournal.cnrs.fr
– Sandvik Coromant : www.sandvik.coromant.com
– batiweb.com

 

Salmson devient Wilo

le lundi 15 octobre 2018

Nos clients ont toujours été au centre de nos actions et nous voulons continuer à leur proposer les produits et les solutions les plus adaptés, […]

> Lire la suite