Projet ANR-13-ASTR-0032 – ANPA : nanopétales d'aluminium pour des applications en propulsion
Programme : Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d’innovation défense (ASTRID) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Madame Vanessa Coulet (Centre National de la Recherche Scientifique délégation Provence et Corse_Matériaux Divisés, Interfaces, Réactivité, Electrochimie)
Partenaires : Institut des Matériaux, de Microélectronique et des Nanosciences de Provence; Matériaux Divisés, Interfaces, Réactivité, Électrochimie
Montant : 225738.0 euros
Durée : 24 mois
Résumé : Les matériaux énergétiques sont au cœur de nombreuses applications tant sur le plan civil que militaire. L’objectif du projet ANPA est de synthétiser, caractériser et comprendre les mécanismes d’oxydation de poudres d’aluminium nanostructurées en vue de leur application dans la formulation de propergols utilisés dans la propulsion solide et hybride. Grace à nos premiers résultats, inattendus au regard de ce qui est généralement admis par la communauté scientifique, nous projetons d’optimiser notre procédure de broyage haute énergie afin de produire des poudres d’aluminium possédant des aires spécifiques élevées et une morphologie optimale pour garantir leur meilleure réactivité. Cette dernière sera testée dans un premier temps au niveau du laboratoire par des analyses thermogravimétrique sous air.  Une première étude consistera en l’optimisation des additifs de broyage afin de définir des échantillons optimisés. Dans un second temps, les poudres seront testées en formulation puis des expériences balistiques seront réalisées à l’ONERA afin de comparer leur combustion avec les meilleurs produits existants. Parallèlement, une étude fondamentale portant sur les mécanismes d’oxydation des poudres d’aluminium sera menée afin de comprendre l’influence des paramètres dimensionnels (morphologie et taille) sur la réactivité. En effet, l’oxydation des particules d’aluminium est un phénomène complexe qui met en jeu à la fois des transitions de phases et des réactions chimiques dans un système confiné. Des méthodes d’analyse chimique, thermodynamique, cinétique, structurale et d’imagerie seront utilisées pour présenter le scénario réactionnel le plus probable.  Cette étude fondamentale contribuera d’une part à la définition de l’optimum pour l’application visée mais aussi à l’amélioration de la connaissance dans le domaine de la réactivité des matériaux nanostructurés et/ou possédant une grande aire spécifique. Les livrables du projet sont à la fois appliqués et fondamentaux. Nous espérons proposer en fin de projet une ou plusieurs méthodes de synthèse d’aluminium hautement réactif par broyage haute énergie. Les partenaires de ce projet, associés à l'ONERA, déposeront un brevet couvrant l'ensemble du processus de fabrication et de formulation des nanopoudres d'aluminium pour des application en propulsion solide et hybride. D’autre part, les partenaires publieront dans des journaux internationaux les interprétations et modèles de l’oxydation des poudres d’aluminium ultra divisées. Les concepts et méthodes développées seront probablement extrapolables à d’autres métaux.