Des matériaux innovants pour réduire l’empreinte carbone du transport aérien

Pour limiter les émissions de gaz à effet de serre liées transport aérien, il faut avant tout réduire la consommation de carburant des avions. Pour cela, les scientifiques travaillent à améliorer le rendement thermique des turboréacteurs en augmentant leur température de fonctionnement. Il est alors nécessaire de remplacer les pièces métalliques par des composites à matrice céramique (CMC), plus légers, plus réfractaires, et ne nécessitant pas de refroidissement. 

Les scientifiques du Laboratoire des composites thermostructuraux (CNRS – Université de Bordeaux – Safran – CEA), en collaboration avec Safran, viennent de mettre au point de nouvelles générations de CMC toujours plus résistantes à haute température. Leur procédé d’élaboration de la matrice en carbure de silicium (SiC) des CMC associe dépôt chimique en phase vapeur (CVD), infiltration de poudre de SiC_b puis de silicium liquide. Sa particularité ? Du bore est allié au silicium (Si,B) pour limiter la corrosion du matériau céramique à chaud. Ce phénomène, bien connu des industriels, n’avait encore jamais été expliqué. Après avoir reproduit le procédé industriel à l’échelle « modèle » du laboratoire pour comprendre l’effet « protecteur » du bore, les scientifiques ont choisi les meilleurs outils pour caractériser l’environnement chimique du bore, dans chaque constituant de la matrice, jusqu’à l’échelle atomique. 

Leurs résultats montrent que l’effet anticorrosion du bore fait intervenir plusieurs paramètres chimiques. Il stabilise SiC et notamment ses défauts structuraux. Il forme également des co-clusters bore-carbone qui inhibent la diffusion du carbone. Enfin, les atomes de bore se concentrent sur quelques nanomètres aux interfaces SiC/alliage Si,B, ce qui ralentit la dissolution du carbone.

Rédacteur : CCdM