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Nano matériaux énergétiques : perspectives d'intégration dans les microsystèmes
NM5050 v1 Article de référence

Juste avant
Nano matériaux énergétiques : perspectives d'intégration dans les microsystèmes

Auteur(s) : Carole ROSSI

Relu et validé le 06 juil. 2018 | Read in English

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Présentation

1 - Juste avant

2 - Matériaux énergétiques conventionnels

3 - Matériaux énergétiques pour les applications microsystèmes

4 - Différentes voies d'amélioration des matériaux conventionnels

5 - Différentes voies de synthèse des nanocomposites thermiques

6 - Conclusion

Sommaire

Présentation

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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Auteur(s)

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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1. Juste avant

Carole ROSSI est chargé de recherche au LAAS CNRS, au sein du groupe MIS (micro­systèmes et intégration des systèmes).

Les premiers développements ont touché diverses applications : la micro propulsion, la micro-initiation, la génération de gaz pour l'actionnement, le chauffage localisé, la microsoudure, et même des applications dans l'industrie électronique et microélectronique : fusible, commutation, interrupteur, sécurisation de circuit...  ...

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Sommaire
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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ROSSI (C.), BRIAND (D.), DUMONTEUIL (M.), CAMPS (T.), PHAM (P.Q.), De ROOIJ (Ni.F.) -   Matrix of 10 × 10 Addressed Solid Propellant Microthrusters : Review of the Technologies.  -  Sensors and Actuators A : Physical, vol. 126, no 1, p. 241-252 (2006).

  • (2) - YOUNGNER (D.W.), LU (S.T.), CHOUEIRI (E.), NEIDERT (J.B.), BLACK III (R.E.), GRAHAM (K.J.), FAHEY (D.), LUCUS (R.), ZHU (X.) -   MEMS Mega-pixel Microthruster Arrays for Small Satellite Stationkeeping.  -  Proceedings of the 14th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, AIAA Paper SSC00-X-2, 21-24 août 2000.

  • (3) - LEWIS Jr (D.H.), JANSON (S.W.), COHEN (R.B.), ANTONSSON (E.K.) -   Digital Micropropulsion.  -  Sensors and Actuators A : Physical, vol. 80, p. 143-154 (2000).

  • (4) - TEASDALE (D.), MILANOVIC (V.), CHANG (P.), PISTER (K.) -   Microrockets for Smart Dust.  -  Smart Materials and Structure, vol. 10, p. 1145-1155 (2001).

  • (5) - LINDSAY (W.), TEASDALE (D.), MILANOVIC (V.), PISTER (K.), PELLO (C.F.) -   Thrust and Electrical Power from Solid Propellant Microrockets.  -  ...

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