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RÉSUMÉ
Les avancées dans le domaine énergétique obligent à la création de nouvelles générations de matériaux énergétiques conçus pour les applications microsystèmes. Les nanotechnologies, avec les perspectives de maîtrise de la composition et de la structure à l’échelle nanométrique, arrivent à point pour répondre à cette attente. De ce fait, les voies d’amélioration des matériaux conventionnels, mais également celles de synthèse de matériaux nanocomposites thermiques sont nombreuses et prometteuses. Les observations ont établi que certaines des propriétés des matériaux énergétiques, comme la température d’initiation et la vitesse de combustion, sont fortement influencées par l’agencement et l’intimité de contact des constituants.
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INTRODUCTION
Jusque dans les années 1980-1990, les matériaux énergétiques étaient principalement employés dans les applications militaires, spatiales, et quelques applications civiles comme, par exemple, l'industrie minière.
Au début des années 1990, a émergé l'idée d'intégrer, sur les microsystèmes silicium, des matériaux énergétiques dans la perspective de disposer de micro-actionnements locaux dans des volumes extrêmement petits (inférieurs au mm3) et des forces relativement conséquentes (~ 0,1 N).
Aujourd'hui, les applications sont plus exigeantes et supposent de créer de nouvelles générations de matériaux énergétiques strictement conçus pour les applications microsystèmes : il faut assurer à la fois les performances énergétiques et la compatibilité technologique. Dans ce contexte, l'émergence des nanotechnologies ouvre, pour les matériaux énergétiques, de nouvelles perspectives encore inexplorées, celles de créer des matériaux très performants nanostructurés, c'est-à-dire où la composition et la structure sont maîtrisées à l'échelle nanométrique, sinon moléculaire. On peut espérer aussi créer des matériaux énergétiques à décomposition chimique et thermique contrôlées. Le champ à explorer est extrêmement vaste.
On peut ici utilement le réduire en considérant prioritairement les matériaux énergétiques déjà utilisés en microélectronique. Le dossier propose une exploration complète de l'apport potentiel des nanotechnologies dans le domaine des matériaux énergétiques intégrables, à partir des résultats des premiers travaux de recherche publiés.
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5. Différentes voies de synthèse des nanocomposites thermiques
Différentes approches de synthèse et de dépôt de nanocomposites thermiques ont été considérées dans la littérature et seront présentées dans cet article. Nous pouvons les classer en 3 catégories en fonction de leur nature :
-
les approches de synthèse dites « traditionnelles » ;
-
les approches de synthèse inspirées des microtechnologies ;
-
les nanotechnologies et les méthodes d'élaboration « bottom-up », incluant le « nano patterning » et « l'auto-assemblage ».
(D'après , Copyright 2004 Elsevier)
-
Dans les procédés de synthèse dits « traditionnels », les nanoparticules de réducteur (typiquement Al) et d'oxyde sont fabriquées par broyage avant d'être mixées. Ce sont donc des procédés classiques, puisqu'il s'agit simplement de mixer physiquement deux poudres.
-
Dans les approches appelées « inspirées des microtechnologies », les molécules, ou particules de réducteurs et d'oxydants, sont synthétisées et assemblées durant la même étape de dépôt sur un substrat. Nous trouvons typiquement dans cette catégorie les procédés sol-gel et les techniques de dépôt en phase vapeur. Ce sont des méthodes bien maîtrisées et utilisées à l'échelle industrielle pour le dépôt de couches minces en micro électronique.
-
Enfin, dans les méthodes de synthèse inspirées des nanotechnologies, les atomes, ou les molécules des constituants (oxyde et réducteur), sont d'abord synthétisés et auto-assemblés, ou combinés ensuite, en utilisant « l'ingénierie » moléculaire. Différentes approches de synthèse « bottom-up » sont explorées. Ces travaux, quoique étant au stade laboratoire, permettent de mieux comprendre la physique de réaction et l'influence des différents paramètres...
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BIBLIOGRAPHIE
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