Du nickel nanocristallin
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La revue spécialisée consacrée au nickel et à ses applications |
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LA RECHERCHE ET LE DÉVELOPPEMENT à Integran Technologies à Toronto a donné naissance à un procédé
d’électroformage peu coûteux qui permet de créer des produits de nickel nanocristallin. |
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CE PROCÉDÉ PERMET DE CRÉER des produits de nickel dont le grain est mille fois plus petit que ce qui était
possible auparavant. |
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PARMI LES FORMES POSSIBLES, on trouve notamment des plaques et des bandes dont le rapport résistance-poids
est supérieur à celui de certains autres alliages. |
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LES APPLICATIONS du nickel nanocristallin dans les articles de sport comprennent notamment les carres de
patins de hockey telles que celles-ci. |
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LA RECHERCHE révèle de nombreuses possibilités quant aux applications de produits de nickel
nanocristallin. |
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Un grain très fin : La clé de nouvelles applications du nickel dans l’industrie de la défense.
Par Virginia Heffernan
Revue Nickel, Juillet 2004 -- Grâce au développement continu de la recherche en nanotechnologie, le nickel pourrait un jour rivaliser avec d’autres matériaux dans les domaines d’applications qui requièrent un faible poids, notamment la technologie des blindages en matière de défense, les composants destinés au secteur de l’aérospatiale et les articles de sport.
Integran Technologies, une entreprise canadienne qui se spécialise en nanotechnologie, a mis au point un procédé d’électroformage relativement peu coûteux qui permet de créer une variété de formes nanocristallines, telles que des plaques et des bandes, dont le rapport résistance-poids est supérieur à celui de certains des alliages de titane et d’aluminium légers les plus ductiles.
Citons à titre d’exemple, le blindage fer-nickel (50 % de nickel) offert par cette entreprise qui est 2,5 fois plus résistant que ne le requièrent les spécifications se rapportant aux véhicules militaires américains ; un gilet de protection balistique est ainsi sept fois plus résistant que ce que les soldats et les policiers portent actuellement. Cette augmentation de solidité se conjugue avec une diminution de poids.
La société Integran a formé un partenariat avec le ministère de la défense aux États-Unis dans le but de concevoir de nouveaux produits offrant ces propriétés.
Du point de vue du consommateur, le potentiel d’applications comprend notamment des casques légers fabriqués avec de la mousse de métal nanocristallin, des revêtements légers servant à renforcer les raquettes de tennis et les bâtons de golf, ainsi que des carres durables et résistant à la corrosion pour les patins, les skis et les planches à neige.
La clé de la technologie réside dans un procédé à étape unique qui produit des métaux nanocristallins dont le grain est mille fois plus petit que celui d’alliages courants, et ce, sans compromettre la ductilité. La taille infime du grain confère au métal une grande solidité et une meilleure résistance à l’usure.
La technologie, d’abord mise à l’essai en laboratoire au début des années 1980, a dû attendre une décennie de plus avant de trouver des applications commerciales.
La percée a eu lieu dans les années 1990, alors que la société d’État Ontario Hydro, productrice d’électricité au Canada, était à la recherche d’une technique qui lui permettrait de réparer sur place les tubes dégradés d’un générateur de vapeur à sa centrale nucléaire. Le nickel semblait constituer le choix idéal, en raison de sa résistance à la corrosion et à la fissuration par corrosion sous contrainte dans les réacteurs nucléaires, mais son usage était limité par une faible résistance mécanique.
Le nickel nanocristallin s’est révélé comme étant la meilleure solution, puisqu’il est quatre fois plus solide que le nickel ordinaire et qu’il revêt tous les autres avantages de ce métal. On a donc enfilé des manchons électrolytiques, appelés ElectrosleeveMD et faits de matériau nanocristallin, par-dessus les tubes originaux pour procurer à ceux-ci la résistance à la corrosion par piqûres, à la constriction, à la fissuration et à d’autres formes de dégradation. Les tubes demeurent intacts à ce jour.
Plus récemment, la compagnie Integran a mené des travaux visant à mettre d’autres applications sur le marché. La versatilité du procédé de la compagnie ouvre la voie sur une multitude de formes pour le produit, y compris des poudres, des mousses et des pièces à finition immédiate complexes.
« Le procédé des manchons électrolytiques demeure l’une des premières applications à grande échelle jamais conçues pour des matériaux de structure nanocristalline », affirme Gino Palumbo, président et directeur général de la compagnie Integran. « "Pourtant, nous n’en sommes encore qu’au tout début en ce qui concerne les applications de produits de nickel nanocristalllin. Ce qui restreint notre promotion de cette technologie auprès des représentants de l’industrie du nickel, c’est qu’il est encore difficile de cerner les domaines qui pourraient le plus bénéficier de nos matériaux. »
Parmi les récentes découvertes relatives au nickel nanocristallin, mentionnons son utilisation dans un revêtement fer-nickel aux propriétés magnétiques supérieures et comme substitut écologiquement inoffensif des alliages nickel-béryllium présentant une solidité, une résilience et une conductivité électrique accrues. D’autres applications suscitent également de l’intérêt, notamment des matériaux de structure nanocristalline analogues aux alliages fer-nickel et possédant un faible coefficient de dilatation thermique, tels que ceux que l’on utilise dans la fabrication de masques perforés de télévision et de moniteurs d’ordinateurs.
M. Palumbo voit aussi un avenir pour les alliages fer-nickel nanocristallins dans la fabrication de dispositifs microélectromécaniques par électrodéposition. Les dépôts électrolytiques actuels sont peu fiables en raison de leurs propriétés imprévisibles. Les structures nanocristallines appliquées en vrac sont susceptibles de résoudre ce problème en procurant une structure à grain fin et uniforme dans l’ensemble du dispositif.
Virgina Heffernan est une collaboratrice indépendante établie à Toronto.
ILLUSTRATIONS : Integran Technologies Inc.
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Dr. Gino Palumbo |
