INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La membrane imper-respirante peut être solidarisée à la face interne du substrat textile B : - par collage (par exemple avec une colle en phase aqueuse, par exemple une colle acrylique), et éventuellement chauffage pour polymériser la colle et/ou évaporer le solvant (notamment l’eau), ou - par chauffage de la membrane imper-respirante en sorte de la ramollir, puis de la faire adhérer sous pression à la face interne du substrat textile B.
La membrane imper-respirante peut être une membrane commercialisée prête à l’emploi.
La membrane imper-respirante A peut-être à base de polyuréthane ou d’un polymère fluoré (par exemple en PTFE) ou encore à base de poly(oxyde d’éthylène).
Dans un autre mode de réalisation, le substrat imperméable à l’eau et perméable à la vapeur d’eau A comprend (ou est) un revêtement polymère imperméable à l’eau et perméable à la vapeur d’eau, en particulier une enduction polymère de la face interne du substrat textile B, plus particulièrement appliquée par enduction à la râcle ou aux couteaux, ou par rouleaux, ou par tout autre moyen équivalent.
L’enduction polymère peut comprendre l’application d’une ou plusieurs couche(s) d’un liquide comprenant un ou plusieurs polymère(s), et/ou un ou plusieurs oligomère(s), et/ou un ou plusieurs monomère(s), en dispersion ou en solution, par exemple une dispersion ou solution aqueuse ou solvantée.
Le ou les polymère(s)/oligomère(s) peut/peuvent être choisi(s) parmi : les polyuréthanes, les polyacryliques, et les polyesters.
L’enduction imper-respirante ou la membrane imper-respirante peut être micro ou nano-poreuse en sorte de bloquer mécaniquement le passage de l’eau liquide et laisser passer la vapeur d’eau via les micropores ou nanopores, ou encore être hydrophile (en particulier la vapeur d’eau est évacuée à travers le substrat A chimiquement).
L’homme du métier sait fabriquer ce type de substrat imperméable à l’eau et perméable à la vapeur d’eau A, et comment le solidariser à un substrat textile B.
Substrat de protection E (optionnel) Dans un mode de réalisation, le complexe comprend un substrat de protection E, en particulier directement orientée en regard de l’extérieur du complexe et/ou forme au moins en partie la face interne du complexe.
Ainsi, le substrat imperméable à l’eau et perméable à la vapeur d’eau A est disposé entre le substrat E et le substrat textile B.
Ledit substrat de protection E permet de protéger le substrat imper-respirant A.
Cette situation accidentelle provient notamment d’un défaut d’évacuation de la puissance résiduelle des réacteurs. Ces séquences accidentelles ont également été rencontrées pour les piscines de refroidissement des combustibles lors de l’accident de Fukushima-Daiichi en 2011.
Le phénomène de puissance résiduelle du cœur du réacteur se traduit de la manière suivante.
Lors de l’arrêt de la réaction nucléaire, les produits de fission en cours de désintégration continuent de produire de la chaleur jusqu’à atteindre un état stable.
Une seconde après l’arrêt du réacteur, cette chaleur représente 7% de la puissance thermique nominale du réacteur.
Ensuite, elle décroit avec le temps comme représenté sur la issue de la publication [2].
Par exemple, 72 heures après l’arrêt du réacteur, elle représente toujours 0.5 % de la puissance thermique nominale. Il est donc primordial d’évacuer cette chaleur pour éviter tout risque de dégradation voire de fusion du combustible du cœur.
A titre d’exemple, le réacteur nucléaire REP connu sous la dénomination VVER TOI, présente une puissance électrique nominale de 1300 MWe et une puissance thermique nominale d’environ 3200 MWth. 72h après son arrêt, ce réacteur produit toujours une puissance thermique résiduelle d’environ 20 MWth.
De manière générale, pour l’évacuation de la puissance résiduelle, il est constamment recherché l’amélioration de la passivité et la diversification des systèmes pour garantir une meilleure fiabilité globale. L’objectif est de préserver l’intégrité des structures, à savoir les première (gaine des assemblages de combustible), deuxième barrière de confinement (circuit primaire), et troisième barrière (enceinte de confinement), et ce même en cas de manque de tension électrique généralisée sur une longue durée, qui correspond à un scénario de type Fukushima.
Plus particulièrement, depuis l’accident de Fukushima-Daiichi, beaucoup de recherches se focalisent sur des technologies d’évacuation de la puissance résiduelle sur des durées de plusieurs dizaines d’heures de façon passive.
Les exigences pour les nouvelles solutions portent avant tout une amélioration des performances et de leur fiabilité, ainsi qu’une autonomie de fonctionnement la plus grande possible, au moins 72 heures, avant toute intervention humaine et moyens matériels externes.
De manière plus critique, dans le cadre de l’invention, on considère une situation accidentelle avec interruption prolongée, typiquement de plusieurs jours, des alimentations électriques de toute origine, hors alimentation par batteries. Une telle situation est connue sous la dénomination anglo-saxonne « Station BlackOut » (acronyme SBO).
Un des moyens efficaces pour extraire la puissance résiduelle du cœur d’un REP en situation accidentelle sans moyens actifs nécessitant de l’électricité est de refroidir le cœur du réacteur via un système passif en transmettant ses calories soit à l’atmosphère via un échangeur à air, soit à une réserve (piscine) d’eau placée en hauteur, afin d’assurer une convection naturelle. On désigne un tel système sous la dénomination anglo-saxonne « passive residual heat removal » (PRHR).
Un PRHR présente globalement la même structure, que ce soit pour un refroidissement à air ou à eau : un circuit de refroidissement est agencé en sortie du générateur de vapeur (GV) du réacteur REP. Ainsi, au lieu d’envoyer la vapeur du circuit secondaire dans la turbine, la vapeur est envoyée dans un circuit parallèle où elle est refroidie et condensée soit par un condenseur à air, soit par un condenseur à eau.
Une première boucle de circulation naturelle permet de transférer les calories du cœur au GV, puis une deuxième boucle du GV vers un condenseur. Ainsi l’évacuation de la puissance résiduelle émise par le cœur du réacteur est assurée par l’intermédiaire du GV et de deux boucles de circulation naturelle qui sont donc passives.
Un exemple de condenseur à air en tant que PRHR déjà mis en œuvre est celui du réacteur REP VVER TOI, dont les puissances thermiques et électriques ont été mentionnées ci-avant : le condenseur à air est sous la forme d’un échangeur monotube à ailettes circulaires conformé globalement en serpentin.
Les avantages d’un condenseur à air, comme celui-ci, résident dans le fait que l’air est une source froide inépuisable (en milieu ouvert) et naturellement présente. Cette technologie de condenseur à air est donc parfaitement indépendante de la durée de refroidissement, et il n’y a pas de phénomène de perte progressive de source froide.
La couche métallique C 40 et éventuellement la couche métallique D 50 est/sont de préférence déposées par dépôt physique en phase vapeur, en particulier par pulvérisation cathodique, notamment assistée par un champ magnétique. La couche métallique C 40 a une épaisseur par exemple de l’ordre de 80 nm. La couche métallique D 50 a une épaisseur par exemple de l’ordre de 80 nm.
De manière alternative, la couche de protection D est déposée lors d’une étape de dépôt chimique en phase vapeur, notamment assisté par plasma, de préférence le plasma comprend du diazote ou de l’argon, et au moins un précurseur chimique, par exemple un organosilane.
De préférence, la face externe 54 de la couche de protection D est traitée par un apprêt déperlant à l’eau, en particulier à base d’un agent ignifuge non fluoré.
Le second exemple de complexe selon l’invention 100 comprend de sa face interne 102 vers sa face externe 104 : une couche textile de protection E 115, un substrat A imperméable à l’eau et perméable à la vapeur d’eau 120 constituée d’une enduction polymère imperméable à l’eau et à la vapeur d’eau 126, par exemple en polyuréthane et micro-poreuse, un substrat textile B 130, une couche métallique C 140 et optionnellement une couche de protection D 150.
Avantageusement, la couche de protection D 150 est dans cet exemple précis une couche métallique comprenant un métal M2 notamment sous forme d’alliage, en particulier il s’agit de chrome nickel.
Avantageusement, la couche métallique C, et optionnellement la couche métallique D, est/sont de préférence déposée(s) par dépôt physique en phase vapeur, en particulier par pulvérisation cathodique. La couche métallique C 140 a une épaisseur par exemple de l’ordre de 80 nm. La couche métallique D 150 a une épaisseur par exemple de l’ordre de 80 nm. La couche métallique C 140 comprend un métal M1, de préférence de l’aluminium.
De manière alternative, le substrat A est une membrane imperméable à l’eau et perméable à la vapeur d’eau, notamment micro-poreuse et en polyuréthane.
De préférence, la face externe 154 de la couche de protection D 150 est traitée par un apprêt déperlant à l’eau, à base d’un agent ignifuge choisi parmi ceux cités ci-avant.
L’exemple comparatif de complexe 200 représenté à la comprend de sa face interne 202 vers sa face externe 204 : un substrat A comprenant une enduction polymère imperméable à l’eau et perméable à la vapeur d’eau 210, une couche métallique C 220, et un substrat textile B 230.
L’émissivité de la face externe 204 du complexe 200 est de l’ordre de 0,65 et la Ret est de l’ordre de 13 m².Pa.W -1 . Lorsque la couche métallique C 220 est disposée selon la face interne 232 du substrat textile B 230, l’émissivité de la face externe 204 est trop élevée, et insuffisante pour lutter efficacement contre le réchauffement radiatif de la face interne 202 du complexe 220.
Le substrat textile B décrit dans les exemples ci-dessus peut être un tissu comprenant des fils ayant une finesse de 150 deniers, en particulier en polyéthylène téréphtalate, et ayant une masse surfacique de 90 g/m².
La représente en coupe transversale un exemple non limitatif d’un article 300 qui est une tente mono-paroi 305 comprenant un complexe 10 ou 100 selon l’invention.
L’article comprend une zone d’abri 310 dans lequel un usager 320, ou un objet, peut s’abriter du soleil, du vent et de la pluie. Dans cet exemple précis, la zone d’abri 310 est la chambre intérieure 315 de la tente mono-paroi 305. La vapeur d’eau accumulée dans la chambre intérieure 315 est évacuée selon les flèches F en traversant le complexe 10 ou 100 de sa face interne 12 ou 102 vers sa face externe 14 ou 104, jusque dans l’atmosphère extérieure. La vapeur d’eau et la chaleur accumulée peuvent ainsi s’évacuer de la chambre intérieure grâce aux propriétés du complexe selon l’invention. La vapeur d’eau étant évacuée de la zone d’abri, et la différence de température entre les faces interne et externe du complexe étant atténuée, la vapeur d’eau ne se condense pas sur la face interne du complexe. Le complexe reste ainsi sec sur sa face interne, améliorant le confort de l’usager. L’article 300 est ainsi allégé, la chambre intérieure classique étant supprimée. Cette disposition facilite le transport de l’article et diminue le nombre de composants nécessaires à sa fabrication ce qui améliore sa recyclabilité.
Les tests décrits ci-après ont été effectués sur différentes constructions de complexes selon l’invention et de complexes comparatifs.
E xemple comparatif 1 : un complexe comparatif comprenant une enduction en polyuréthane non perméable à la vapeur d’eau, un substrat textile (par exemple comprenant des fils en PET ayant une finesse de 75 deniers, et pesant de l’ordre de 64 g/m²), une couche métallique C de 80 nm, et un apprêt déperlant à l’eau, ledit complexe ayant un poids/m² de 89 g/m², une épaisseur de 0,15 mm, présente : une Ret de 222 m².Pa.W -1 , une déperlance à l’eau de grade 4, et une imperméabilité de 8017 mm à la colonne d’eau. La Ret est très élevée, la vapeur d’eau s’accumule sur la face interne du complexe, se condense, et forme des gouttes.
est une coupe transversale d’un dispositif de raccordement illustrant un autre mode de réalisation de l’invention.
Selon des modes de réalisation visibles sur les figures 3 et 4, une canalisation comprend au moins un dispositif de raccordement 26 reliant des premier et deuxième conduits 28, 30 à double paroi. Selon une application, la canalisation est destinée à de l’hydrogène à température cryogénique.
Selon une configuration, le premier conduit 28 présente un premier axe A28 ainsi que des premiers conduits intérieur et extérieur 32, 34 coaxiaux au premier axe A28. Les premiers conduits intérieur et extérieur 32, 34 pourraient ne pas être coaxiaux entre eux. Quel que soit le mode de réalisation, les premiers conduits intérieur et extérieur 32, 34 sont espacés l’un de l’autre. Ils peuvent être maintenus écartés l’un de l’autre par au moins un écarteur.
En parallèle, le deuxième conduit 30 présente un deuxième axe A30 ainsi que des deuxièmes conduits intérieur et extérieur 36, 38 coaxiaux au deuxième axe A30. Les deuxièmes conduits intérieur et extérieur 36, 38 pourraient ne pas être coaxiaux entre eux. Quel que soit le mode de réalisation, les deuxièmes conduits intérieur et extérieur 36, 38 sont espacés l’un de l’autre. Ils peuvent être maintenus écartés l’un de l’autre par au moins un écarteur.
Le dispositif de raccordement 26 comprend un système de raccordement intérieur 40 configuré pour relier les premier et deuxième conduits intérieurs 32, 36 ainsi qu’un système de raccordement extérieur 42 configuré pour relier les premier et deuxième conduits extérieurs 34, 38. Selon une particularité, les systèmes de raccordement intérieur et extérieur 40, 42 sont distincts et espacés entre eux.
Selon un mode de réalisation visible sur les figures 3 et 4, les premier et deuxième conduits intérieurs 32, 36 comprennent respectivement des premier et deuxième chants d’extrémité 32.1, 36.1 situés dans des plans transversaux (perpendiculaires aux premier et deuxième axes A28, A30). Selon un agencement, les premier et deuxième chants d’extrémité 32.1, 36.1 sont faiblement espacés, d’une distance inférieure à 10 mm par exemple.
En complément, le système de raccordement intérieur 40 comprend un manchon 44 qui présente une première partie 44.1 positionnée autour d’un tronçon d’extrémité T32 du premier conduit intérieur 32 ainsi qu’une deuxième partie 44.2 positionnée autour d’un tronçon d’extrémité T36 du deuxième conduit intérieur 36. Selon une configuration, le système de raccordement intérieur 40 est démontable. A titre d’exemple, les première et deuxième parties 44.1, 44.2 du système de raccordement intérieur 40 sont vissées respectivement sur les tronçons d’extrémités T32, T36 des premier et deuxième conduits intérieurs 32, 36.
Selon une configuration, le système de raccordement intérieur 40 est configuré de sorte que lorsque de l’hydrogène à une température cryogénique circule dans les premier et deuxième conduits intérieurs 32, 36, au moins l’une des première et deuxième parties 44.1 44.2 du manchon 44 exerce un effort de contact sur le tronçon d’extrémité T32, T36 du premier ou deuxième conduit intérieur 32, 36 correspondant plus élevé qu’en l’absence d’hydrogène lors du raccordement des premier et deuxième conduits 28, 30. Selon une configuration, le manchon 44 est réalisé en un premier matériau différent de ceux des premier et deuxième conduits intérieurs 32, 36, ce premier matériau présentant un coefficient de dilatation plus important que ceux des premier et deuxième conduits intérieurs 32, 36.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ce mode de réalisation pour le système de raccordement intérieur 40.
Comme illustré sur les figures 3 et 4, les premier et deuxième conduits extérieurs 34, 38 comprennent respectivement des premier et deuxième chants d’extrémité 34.1, 38.1 situés dans des plans transversaux (perpendiculaires aux premier et deuxième axes A28, A30).
Selon un premier agencement privilégié visible sur la , les premier et deuxième chants d’extrémité 34.1, 38.1 sont espacés d’une distance suffisante pour permettre d’accéder au système de raccordement intérieur 40.
Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à cet agencement. Ainsi, selon un deuxième agencement illustré sur la , les premier et deuxième chants d’extrémité 34.1, 38.1 pourraient être faiblement espacés, voire en contact l’un avec l’autre. Selon ce deuxième agencement, le manchon 44 du système de raccordement intérieur 40 est relié à l’un des premier et deuxième conduits intérieurs 32, 36, avant que les premier et deuxième conduits 28, 30 ne soient rapprochés, et s’emmanche automatiquement autour de l’autre premier ou deuxième conduits intérieurs 32, 36 lorsque les premier et deuxième conduits 28, 30 sont rapprochés.
Selon un premier mode de réalisation visible sur la , le système de raccordement extérieur 42 comprend un manchon 46 qui présente une première partie 46.1 positionnée autour d’un premier tronçon d’extrémité T34 du premier conduit extérieur 34, une deuxième partie 46.2 positionnée autour d’un deuxième tronçon d’extrémité T38 du deuxième conduit extérieur 38 ainsi qu’une partie intermédiaire 46.3 située entre les première et deuxième parties 46.1, 46.2.
Selon une configuration, le système de raccordement extérieur 42 est démontable.
Selon un premier mode de réalisation, les premier et deuxième tronçons d’extrémité T34, T38 présentent chacun un filetage et un diamètre extérieur supérieur aux diamètres extérieurs des premier et deuxième conduits extérieurs 34, 38 en dehors des premier et deuxième tronçons d’extrémité T34, T38 filetés. En complément, les première et deuxième parties 46.1, 46.2 du manchon 46 présentent chacune un taraudage adapté au filetage du premier ou deuxième tronçon d’extrémité T34, T38 du premier ou deuxième conduit extérieur 34, 38 correspondant. La partie intermédiaire 46.3 du manchon 46 présente un diamètre intérieur supérieur au plus grand diamètre extérieur du premier ou deuxième conduit extérieur 34, 38 pour permettre au manchon 46 de coulisser par rapport audit premier ou deuxième conduit extérieur 34, 38 lors du raccordement des premier et deuxième conduits 28, 30.
Pour renforcer l’étanchéité entre le manchon 46 et les conduits extérieurs 34, 36 en cas de fuite d’hydrogène, le manchon 46 est réalisé en un premier matériau différent de ceux des premier et deuxième conduits extérieurs 34, 38, ce premier matériau présentant un coefficient de dilatation plus important que ceux des premier et deuxième conduits extérieurs 34, 38. Ainsi, en cas de fuite d’hydrogène au niveau du système de raccordement interne 40, le manchon 46 et les premier et deuxième conduits extérieurs 34, 38 vont être soumis à une température nettement inférieure à celle en l’absence de fuite, provoquant leur contraction. Dans la mesure où le manchon 46 présente un coefficient de dilatation plus important, il va se contracter de manière plus importante que les premier et deuxième conduits extérieurs 34, 38, ce qui va renforcer la pression de serrage du manchon 46 sur les premier et deuxième conduits extérieurs 34, 38. A titre d’exemple, le manchon 46 est réalisé en alliage d’aluminium et les premier et deuxième conduits extérieurs 34, 38 sont en acier.
Dans des applications photoniques, la couche active du SOI peut comprendre un circuit photonique comportant des dispositifs passifs ou actifs, par exemple un ou plusieurs guide(s) d’onde, un ou plusieurs multiplexeur(s), un ou plusieurs micro-résonateurs, etc. Les pavés transférés sur cette couche peuvent être en InP, qui est un matériau plus adapté que le silicium pour la croissance épitaxiale d’un empilement de matériaux III-V permettant de former un laser.
Compte tenu de la relativement grande taille des pavés d’InP, plusieurs circuits peuvent éventuellement être réalisés au sein de chaque pavé.
Selon une forme d’exécution alternative, les pavés susmentionnés sont subdivisés en pavés de plus petites dimensions par le procédé selon l’invention, chaque pavé initial définissant une cellule comprenant une pluralité de puces formées chacune dans un pavé de petites dimensions. On peut ainsi former sur le substrat support deux niveaux d’agencement de pavés : un premier niveau à l’échelle des cellules, qui sont agencées sur le substrat support selon un premier motif, et un second niveau à l’échelle des puces, qui sont agencées au sein de la cellule respective selon un second motif.
Dans des applications radiofréquences (RF), la couche active du SOI peut comprendre des composants fonctionnant à relativement basse fréquence, tandis que les pavés, qui sont avantageusement réalisés en InP ou en GaN, peuvent comprendre les composants fonctionnant aux plus hautes fréquences. Pour de telles applications, la taille des pavés, après correction de leur alignement et/ou géométrie, peut aller jusqu’à 1 cm de longueur de côté. Les pavés sont avantageusement disposés densément sur le substrat support, par exemple avec une distance entre pavés, après correction de leur alignement et/ou géométrie, typiquement inférieure à 300 µm.
Dans des applications micro-LEDs, la taille des pavés de GaN, après correction de leur alignement et/ou géométrie, est avantageusement inférieure à 50 µm.
Procédé de fabrication d’un substrat donneur pour le transfert d’une couche piézoélectrique et procédé de transfert d’une couche piézoélectrique sur un substrat support L’invention concerne un procédé de fabrication d’un substrat donneur pour le transfert d’une couche piézoélectrique, un substrat donneur et un procédé de transfert d’une telle couche piézoélectrique sur un substrat support.
Un substrat piézoélectrique sur isolant (POI) comprend une couche mince de matériau piézoélectrique sur un substrat. Pour fabriquer un tel substrat POI, le procédé utilisé comprend le transfert de la couche mince piézoélectrique sur un substrat support à partir d’un substrat plus épais de matériau piézoélectrique.
Pour cela, d’abord un substrat donneur est utilisé dans lequel un substrat massif de matériau piézoélectrique est assemblé à un substrat de manipulation par collage en utilisant une couche polymère. Ensuite, le substrat donneur subit une étape d’amincissement du substrat massif piézoélectrique pour former une couche piézoélectrique plus mince avant d’être assemblé au substrat support. Finalement, le transfert de la couche piézoélectrique sur le substrat support est réalisé de manière mécanique ou thermique au niveau d’une zone de fracturation crée au préalable dans la couche piézoélectrique amincie. Le substrat donneur est introduit dans le procédé pour limiter l’impact négative de la différence des coefficients de dilatation thermique entre le matériau piézoélectrique et le substrat support du POI. En effet, pour renforcer l’interface de collage entre les différents substrats et le transfert de la couche mince, des traitements thermiques sont réalisés. Un exemple de ce type de procédé est décrit dans WO 2019/186032 A1.
Or, comme le substrat donneur doit subir plusieurs étapes de traitements thermiques et/ou mécaniques un décollage au niveau de l’interface de collage entre le substrat piézoélectrique et la couche polymère peut se produire.
Un but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités et notamment de concevoir un substrat donneur pour le transfert d'une couche piézoélectrique d'un substrat de matériau piézoélectrique sur un substrat support qui présente une meilleure tenue mécanique.
L’objet de l’invention est réalisé par un procédé de fabrication d’un substrat donneur pour le transfert d’une couche piézoélectrique sur un substrat support comprenant les étapes de fournir un substrat de manipulation, en particulier un substrat à base de silicium, fournir un substrat piézoélectrique, former une couche intermédiaire sur une surface libre du substrat piézoélectrique, déposer une couche polymère sur la couche intermédiaire du substrat piézoélectrique, et assembler le substrat piézoélectrique sur le substrat de manipulation pour former le substrat donneur.