Qu'est-ce qu'un revêtement de caméléon?
Un revêtement de caméléon est un type de couche de surface appliqué à divers produits manufacturés qui possède des qualités adaptatives. Habituellement, il est composé de matériaux élaborés à l'échelle nanotechnologique autour de la taille d'atomes individuels ou de petites molécules. Les revêtements sont conçus pour avoir des propriétés telles que la possibilité de modifier la texture de la surface ou de réagir de manière dynamique à l'humidité, aux températures extrêmes ou aux environnements sous vide, tels que les revêtements de lanceurs réutilisables dans les fusées. On utilise souvent des revêtements composites constitués de plusieurs couches de matériaux différents, de sorte que celui-ci puisse être autolubrifiant et avoir un point de fusion inférieur à la normale.
Les tout premiers types de revêtements anti-usure conçus à l'échelle nanométrique étaient basés sur l'élément en tungstène, car il s'agit d'un métal très répandu dans la fabrication de pièces métalliques à contraintes élevées. Des composés tels que le WC, le tungstène fusionné avec du carbone de type diamant (DLC) et le disulfure de tungstène, WS 2 , ont fait l'objet de recherches. Des métaux tels que le tungstène et l'yttrium font souvent partie d'un revêtement de caméléon, car leur qualité lubrifiante est fournie par des lubrifiants secs sous forme de carbone, de soufre ou d'autres nanoparticules en poudre qui interagissent favorablement avec eux. L’or et l’argent sont d’autres éléments métalliques fréquemment utilisés, car ils ont la capacité de résister à un fort gradient de température où ils peuvent présenter des qualités lubrifiantes lorsqu’ils sont intégrés à une structure matricielle. Le carbone graphitique est également inclus dans certaines formules en tant que surface de glissement utile en présence d’eau ou d’humidité élevée.
Un exemple de ce qui est considéré comme un revêtement de caméléon de deuxième génération à partir de 2004 est la zircone yttria stabilisée (YSZ), une forme de céramique qui est intégrée dans une structure en forme de grille dorée qui encapsule des nanoparticules de disulfure de molybdène, MoS 2 . et le carbone semblable au diamant. Cette composition de revêtement de caméléon particulière peut supporter des cycles de friction de glissement de 10 000 répétitions ou plus sans dégradation, et des températures allant de 500 à 600 ° C (932 à 1112 ° F). Cela a suscité l'intérêt de diverses entreprises manufacturières de l'industrie aérospatiale. Ces revêtements à base de caméléon sont conçus pour avoir des propriétés tribologiques, la tribologie faisant référence à la capacité du revêtement à résister au frottement et à l'usure, ainsi qu'à présenter des aspects autolubrifiants.
L'aspect essentiel de tout revêtement de caméléon est qu'il présente une morphologie réversible dans sa composition. Le revêtement doit pouvoir changer de frottement et d'usure en fonction des conditions, puis revenir à l'état latent sans dégradation chimique. Les arénas où cela est important incluent la construction d’éléments structurels et aérodynamiques pour les véhicules hypersoniques soumis à un stress physique extrême à haute altitude et à grande vitesse.
Un revêtement de caméléon est conçu de manière à modifier considérablement les propriétés des matériaux, d’une échelle allant d’un billion de mètre à un dixième de millimètre (0,0000000001 à 0,0001 mètre). Des recherches menées en mars 2011 pour l'armée américaine ont permis de produire un revêtement de caméléon composé de composés de nitrure, d'argent et de MoS 2, qui a établi un record mondial de durabilité. Le matériau a été cyclé plus de 300 000 fois dans une plage de températures allant de la température ambiante à 700 ° C (1,292 ° F) sans aucune dégradation notable de ses propriétés.