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L’exploration spatiale future nécessitera de grandes structures légères pour les habitats, les serres, les bases spatiales, les usines spatiales, etc. Ces projets nécessiteront probablement la préparation, dans des conditions terrestres, d’un pré-imprégné qui pourra ensuite être expédié non durci dans un conteneur en orbite et utilisé pour des applications structurelles dans le cadre de projets de construction spatiale.
Le Dr Alexey Kondyurin, chercheur principal à l’université de Sydney, en Australie, a dirigé une équipe chargée d’étudier l’effet des conditions stratosphériques sur le processus de polymérisation dans la matrice polymère d’un matériau composite, Gurit ayant fourni son préimprégné époxy carbone SE 70 dans le cadre du projet.
Des échantillons non durcis de SE 70, ainsi qu’un échantillon de contrôle durci, ont été agrafés à un manchon fixé à une base en aluminium, l’ensemble constituant la cassette de vol. Lorsque les conditions météorologiques ont été réunies, la cassette, qui ne pèse que 1 kg, a été fixée à l’extérieur de la cabine du ballon, une unité de télémétrie.
Le ballon a été lancé depuis l’aéroport d’Alice Springs Seven Mile en Australie le 16 avril 2010. Au cours des trois jours suivants, le ballon et sa charge utile, y compris le pré-imprégné SE 70 non polymérisé, ont été exposés dans la stratosphère et ont atteint une altitude maximale de 40 km. Des variations de température de -76 à 32,5 °C et une pression allant jusqu’à 2,1 torr ont été enregistrées pendant le vol.
Au bout de trois jours, la charge utile a été séparée du ballon et, en l’espace de trois heures, elle est descendue en parachute pour atterrir à près de 1 000 km du site de lancement.
Les échantillons de pré-imprégné SE 70 de la cassette de vol, ainsi que ceux de la cassette de contrôle au sol et de la cassette de contrôle du réfrigérateur, ont été analysés, en accordant une attention particulière à la réaction de durcissement et au degré de réticulation. Le test final de la capacité de durcissement des matériaux après exposition dans la stratosphère a été effectué à l’aide de l’analyse mécanique dynamique des échantillons durcis pendant 3 jours à 80°C. Les résultats montrent qu’il n’y a pas de différence significative entre les températures de transition vitreuse (Tg) des échantillons de vol, des échantillons de contrôle au sol et des échantillons réfrigérés. Cela démontre que des échantillons non polymérisés de pré-imprégnés SE 70 peuvent être livrés et stockés dans la stratosphère sans impact négatif sur leur capacité de polymérisation.
Dans le cadre d’un projet ultérieur, qui s’est déroulé en novembre 2012, ces mêmes échantillons du pré-imprégné SE 70 de Gurit ont été polymérisés à une altitude de 26 km au cours d’un vol stratosphérique, ce qui en fait le premier pré-imprégné au monde à être entièrement polymérisé dans la stratosphère. L’analyse des échantillons est en cours et le rapport complet de la NASA n’a pas encore été publié.
Ces deux projets démontrent qu’il est possible de préparer des pré-imprégnés non polymérisés dans des conditions terrestres et de les transporter dans l’espace pour les polymériser sur place. Ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles recherches sur l’avenir passionnant de la construction spatiale.
A propos du pré-imprégné époxy SE 70
Le SE 70 de Gurit est un système préimprégné époxy thermofusible, à polymérisation à basse température. Il a été développé pour être utilisé dans la construction de composants de grande taille en utilisant des cycles de polymérisation à faible énergie. D’excellentes propriétés mécaniques et de ténacité peuvent être obtenues avec une température de traitement de seulement 70°C / 160°F pendant 16 heures, ce qui permet l’utilisation d’un outillage et de fours moins coûteux. Le SE 70 est largement utilisé dans les structures sandwich avec des noyaux en nid d’abeille, en mousse et en balsa, principalement avec le film adhésif SA 70 durci.
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