Matériaux et systèmes composites

Réacteurs de synthèse de nanotubes par vaporisation laser continue

Réacteurs de synthèse par vaporisation laser continue
à gauche : nanotubes de carbone	à droite : nanotubes de nitrure de bore

Dans le cadre du projet Onera "Nanotechnia", le DMSC étudie la synthèse des nanotubes de carbone et de nitrure de bore par le procédé de vaporisation laser continue. Deux réacteurs de synthèse sont installés dans un laboratoire du DMSC sur le site de Palaiseau.

Schéma de principe d'un réacteur de synthèse

Le procédé consiste à vaporiser une cible cylindrique (mélange compacté de carbone et de catalyseurs métalliques, ou barreau de nitrure de bore) au moyen d'un laser CO₂ continu d'une puissance maximum de 1500 W. Voir les vidéos.

L'objectif est d'analyser les conditions de synthèse des nanotubes monofeuillets de carbone ou de nitrure de bore, et de déterminer l'influence des paramètres de synthèse tels que la température de vaporisation, la nature de l'atmosphère dans le réacteur, la pression et la vitesse du flux de gaz.

Les produits obtenus sont observés en microscopie électronique à balayage et en transmission par le Laboratoire d'étude des microstructures [LEM], qui développe un modèle de croissance des nanotubes sur la base de ces observations et de calculs théoriques. Parallèlement, l'écoulement de gaz dans le réacteur est modélisé grâce au code de calcul Mathilda-Saphyr-Diamant, développé par le département Energétique fondamentale et appliquée [DEFA]. Le code a été validé par des mesures in-situ de la température de la phase gazeuse par des méthodes optiques (Drasc) mises au point par le d épartement Mesures physiques [DMPH].

D'autre diagnostics optiques sont développés : la Fluorescence induite par laser (Lif) pour l'analyse des espèces présentes dans la phase gazeuse au dessus de la cible, et l'Incandescence induite par laser (LII) pour la mesure de la densité et de la taille des particules dans l'écoulement. Les mesures de LII sont effectuées en collaboration avec une équipe du DLR de Stuttgart.

Parmi les applications possibles, l'utilisation des nanotubes comme renfort pour l'amélioration de la tenue à la compression des composites à matrice organique est étudiée par le DMSC.

Mis à jour le 5 juillet 2005 - © ONERA 2009 - Crédits et conditions d'utilisation