Des matériaux autoréparables pour l’aéronautique prêts dans 5 ans ?

Le projet européen Hipocrates, qui s’est achevé fin 2016, a réalisé un pas supplémentaire vers l’utilisation de composites autoréparables à base d’époxy. Les chercheurs du consortium, porté par l’institut Tecnalia à St Sébastien en Espagne, ont choisi ce type de résine pour leurs tests car elles sont largement utilisées dans l’industrie aéronautique et permettraient donc une incorporation facile de matériaux autoréparables dans la production. L’enjeu pour ce secteur est important car il permettrait d’augmenter la durée de vie des composants et de diminuer très nettement les coûts de maintenance.

Les trois grandes voies de matériaux autoréparables

Pour mettre au point ses produits, le projet Hipocrates s’est appuyé sur les recherches déjà existantes en matière de matériaux autoréparables. Faisant l’objet d’une intense recherche depuis le début des années 2000, on dénombre trois grands types de polymères autoréparables: ceux qui s’appuient sur la structure moléculaire du matériau et sur la réversibilité des liaisons supramoléculaires (voir ce document pour en savoir plus), ceux qui utilisent des microcapsules contenant les substances nécessaires à la réparation et ceux, qui s’inspirent de la deuxième en intégrant dans le matériau des microcanaux stockant le matériel nécessaire à la réparation. Le contenu des microcapsules ou des microcanaux est libéré au moment du choc et c’est donc le choc lui-même qui initie la réparation, alors que pour le premier type, il est nécessaire d’initier la réaction par un stimulus supplémentaire (chaleur, rayonnement ou induction électrique).

Des résultats encourageants

Le projets Hipocrates a testé des matériaux utilisant la méthode des microcapsules et celle des liaisons supramoléculaires. Pour le premier type de matériau, les microcapsules intégraient à la fois les agents de réparation et le catalyseur ; pour le deuxième type, Hipocrates a synthétisé deux polymères différents compatibles avec des résines époxy. Les matériaux fabriqués ont été testés sur des démonstrateurs reproduisant les impacts à grande vitesse subis par les avions. Ils ont ensuite été soumis à des forces de compression pour voir s’ils montraient des signes de délaminage ou de rupture et ont été analysés par ultrasons pour étudier plus précisément les dégâts dans la structure du matériau. Il en est ressorti que le matériau intégrant des microcapsules présentait une meilleure protection contre l’impact initial, mais que tous les matériaux testés, après réparation, montraient une élévation de 5 à 10% de la résistance aux forces de compression. Les matériaux s’avèrent donc plus résistants aux impacts après réparation qu’avant. D’autres tests sont prévus, et l’équipe espère que ce type de matériaux pourra intégrer le secteur aéronautique dans les cinq ans.

Sophie Hoguin