INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
De préférence, il comprend au moins un métal, un alliage métallique et/ou une céramique. En particulier, le matériau M1 peut comprendre au moins du titane, du cuivre, un alliage de titane, un alliage de nickel, un alliage de fer, un alliage d’aluminium, un alliage de cuivre, du carbure de titane, du carbure de tungstène, du carbure de tungstène-cobalt, du nitrure d’aluminium, du nitrure de gallium, du nitrure de silicium, du silicium, un alliage de silicium, ou leurs mélanges, de préférence au moins du titane, du cuivre, un alliage de titane, un alliage de nickel, du carbure de tungstène-cobalt ou leurs mélanges, et plus préférentiellement comprend au moins du titane, un alliage de titane et/ou du carbure de tungstène-cobalt.
En particulier, le matériau M1 est un mélange de plusieurs alliages, métaux et/ou céramiques.
Il peut avantageusement être figuré par du carbure de tungstène, WC comprenant 6 à 12% de Co, encore nommé WC/x Co (x de 0 à 12%), du TA6V, du TiAl, ou du Ti.
Comme précisé ci-dessus, ce matériau M1 est dédié à être fritté par compaction uni-axiale pour former une pièce de forme complexe dans un outillage de frittage au contact d’une contre-forme.
Au cours de cette fabrication, la contre-forme utilisée est donc exposée aux conditions de frittage retenues pour densifier le matériau M1 et les inventeurs ont constaté qu’il est possible d’optimiser les qualités de la pièce de forme complexe formée à son contact si la composition et la densité de cette contre-forme sont précisément ajustées.
Contre-forme selon l’invention Pour mémoire, une contre-forme présente une géométrie correspondant au négatif de la pièce à former avant sa densification. Il est donc préférable de connaitre le taux de densification appliqué lors des étapes suivantes pour déterminer la géométrie de la contre-forme permettant de former la pièce de forme complexe de géométrie contrôlée. Par exemple, une face de la contre-forme représente la forme complémentaire de la pièce à former, dans ses proportions avant compaction.
Il est également rappelé qu’une contre-forme peut être formée d’un seul objet, ou d’un assemblable de plusieurs objets. De préférence, la contre-forme est dans le cadre de l’invention formée d’un seul bloc.
Tout d’abord, la contre-forme considérée selon l’invention est formée d’un matériau M2 possédant au moins un composant matriciel A et au moins un composé B. Ce composé B est bien entendu différent de A et non matriciel.
A et B sont tous deux de nature inorganique c’est-à-dire non constitués exclusivement d’atomes de carbone, d’hydrogène, d’azote, de soufre et/ou d’oxygène.
Le composé B est avantageusement dispersé dans le composant A. De préférence, la teneur en composé(s) B dans le matériau M2 est supérieure ou égale au seuil de percolation volumique du composé B dans le composant A. Lors de l’étape de décochage, une attaque chimique du composé B peut alors atteindre le cœur du matériau composite M2, et laisser place, après dissolution du matériau B, à un matériau de porosité ouverte formé du matériau A. Selon un mode de réalisation particulier, le matériau A peut partiellement voire totalement se dissoudre lors de l’étape de décochage.
En particulier, le matériau M2 peut posséder une teneur en composé(s) B variant de 0,5 % en poids à 50 % en poids, de préférence de 1 % en poids à 20 % en poids, voire de 4 % à 16 % en poids, par rapport à son poids total. En fonction du rapport molaire des différents composés dans la contre-forme, la gamme de température de densification de cette contre-forme peut être notamment avantageusement ajustée.
Le rapport molaire des différents composés dans la contre-forme peut également permettre d’ajuster le CTE de la contre-forme à celui de la pièce de forme complexe.
A et B peuvent posséder des solubilités différentes de manière à permettre une solubilisation sélective de B au contact d’un solvant qui par ailleurs est obligatoirement non solubilisant à l’égard du matériau M1. Ainsi la dissolution sélective du composé B de la contre-forme considérée pour le décochage de l’ensemble contre-forme/pièce de forme complexe permet de générer une porosité au niveau du matériau M2 qui altère sa cohésion mécanique et permet l’élimination mécanique de la contre-forme résiduelle sans altérer les qualités de surface de la pièce de forme complexe ainsi isolée de l’ensemble.
Dans un mode de réalisation particulier, le simulateur d’inflammateur pyrotechnique comporte un élément de charge apte à récupérer de l’énergie d’une impulsion de mise à feu reçue et à charger une première réserve d’énergie (à court terme) destinée à alimenter des composants électroniques du simulateur d’inflammateur pendant la durée d'émulation.
De plus, avantageusement, l’élément de charge est également apte à charger une seconde réserve d’énergie (à plus long terme) destinée à alimenter le microcontrôleur afin d’enregistrer dans une mémoire la ou les caractéristiques déterminées d’une impulsion de mise à feu.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, le microcontrôleur est apte à déterminer au moins l’une des caractéristiques suivantes d’une impulsion de mise à feu détectée : - une intensité du courant (électrique) de l’impulsion de mise à feu ; - une durée de l’impulsion de mise à feu ; - une tension maximale mesurée ; - un type d’évènement particulier, précisé ci-dessous, concernant l’impulsion de mise à feu.
De plus, avantageusement, le microcontrôleur est également apte à déterminer le nombre d’impulsions de mise à feu détectées, lorsque plusieurs impulsions de mise à feu sont détectées.
Par ailleurs, de façon avantageuse, le microcontrôleur est apte à être configuré (à distance) pour au moins l’un des paramètres suivants : - un délai d’attente entre la réception d’une impulsion de mise à feu et une simulation correspondante ; - un courant minimal d’une impulsion de mise à feu pour qu’elle soit considérée comme une impulsion de mise à feu correcte ; - une durée du maintien du bloc d’impédance à ladite valeur d’impédance élevée (c’est-à-dire à un état de haute impédance) après la détection d’une impulsion de mise à feu.
De plus, avantageusement, le microcontrôleur est apte à être commandé à distance pour amener le simulateur, après une simulation suite à la détection d’une impulsion de mise à feu, en état de réaliser une nouvelle simulation pour une nouvelle impulsion de mise à feu.
La présente invention concerne également un système de simulation d’un inflammateur pyrotechnique comportant au moins un simulateur d’inflammateur pyrotechnique tel que celui décrit ci-dessus et un dispositif de gestion (à savoir de lecture, de contrôle et/ou de configuration) distant qui est apte à communiquer par l’intermédiaire d’une liaison sans fil avec le simulateur d’inflammateur pyrotechnique.
Dans un mode de réalisation particulier, le système de simulation comporte une pluralité de simulateurs d’inflammateur pyrotechnique et ledit dispositif de gestion est apte à communiquer avec ladite pluralité de simulateurs d’inflammateur pyrotechnique.
La présente invention concerne également un procédé de simulation d’un inflammateur pyrotechnique.
Selon l’invention, ledit procédé, selon lequel une impulsion électrique de mise à feu destinée à l’activation d’un inflammateur pyrotechnique est apte à être reçue, comprend : - une étape de détection consistant à détecter, à l’aide d’un élément de détection, au moins une impulsion de mise à feu reçue ; - une étape de contrôle consistant à déterminer, à l’aide d’un microcontrôleur, une ou des caractéristiques de l’impulsion de mise à feu détectée à l’étape de détection afin de piloter un bloc d’impédance en fonction de cette ou ces caractéristiques, ledit microcontrôleur étant apte à être configuré à distance ; et - une étape de simulation consistant à simuler ledit bloc d’impédance selon l’une de deux valeurs d’impédance différentes en fonction de ladite ou desdites caractéristiques déterminées à l’étape de contrôle, l’une desdites valeurs d’impédance dite élevée simulant une activation de l’inflammateur en réponse à l’impulsion de mise à feu détectée et l’autre valeur d’impédance dite faible simulant une absence d’activation de l’inflammateur en réponse à l’impulsion de mise à feu détectée.
Dans un mode de réalisation préféré, ledit procédé comporte une étape de configuration à distance du microcontrôleur.
La est le schéma synoptique d’un mode de réalisation particulier d’un simulateur d’inflammateur pyrotechnique.
La est le schéma synoptique d’un mode de réalisation particulier d’un système de simulation d’un inflammateur pyrotechnique comportant un simulateur d’inflammateur pyrotechnique et un dispositif de gestion distant.
Description détaillée Le simulateur 1 permettant d’illustrer l’invention et représenté schématiquement dans un mode de réalisation préféré sur la est un simulateur d’inflammateur pyrotechnique.
Le simulateur 1 est monté sur un système 2, par exemple un système d’arme, comme représenté sur la , en étant intégré dans un dispositif électro-pyrotechnique 3.
Le composant A est qualifié de matriciel au motif qu’il se présente sous la forme d’une structure homogène et continue dans laquelle est dispersé de préférence de manière homogène au moins un composé B.
Ce composant A peut être formé d’un unique composé ou se présenter sous la forme d’un mélange intime de plusieurs composés par exemple à l’image des mélanges décrits ci-après. Ce composant A peut être ainsi choisi parmi les alliages, les céramiques, et les semi-métaux.
Le composant matriciel A peut être choisi parmi la silice (SiO 2 ), la zircone yttriée dite « poudre d’YSZ », le nitrure de silicium (Si 3 N 4 ), le carbure de bore (B 4 C), le carbure de silicium (SiC), le nitrure de bore, notamment hexagonal (h-BN), et leurs mélanges et de préférence comprend au moins de la silice.
Le matériau M2 peut comprendre au moins un composé B choisi parmi le zircon (ZrSiO 4 ), un nitrure de bore (BN) et la silice, et de préférence parmi le zircon, le nitrure de bore hexagonal (h-BN) et la silice, notamment parmi le zircon et la silice, et plus préférentiellement comprend au moins le zircon.
A titre représentatif et non limitatif des matériaux M2 convenant à l’invention peuvent être notamment cités les mélanges h-BN/SiO 2, Si 3 N 4 /SiO 2 , SiC/SiO 2 , h-BN/ZrSiO 4, Si 3 N 4 / ZrSiO 4 , SiC/ZrSiO 4 , ou SiO 2 /ZrSiO 4 . Par exemple, le matériau M2 peut être un composite h-BN/SiC/Si 3 N 4 , h-BN/SiO 2 ou SiO 2 /ZrSiO 4 , de préférence un composite h-BN/SiO 2 ou SiO 2 /ZrSiO 4 , et plus préférentiellement un composite SiO 2 /ZrSiO 4 .
Il est à noter qu’en fonction de la fraction molaire de ZrSiO 4 dans un matériau SiO 2 / ZrSiO 4 constituant la contre-forme, la gamme de température de densification de la contre-forme peut être ajustée, avec une gamme accessible comprise entre 1150°C et 1750°C, qui peut être étendue en diminuant la vitesse de chauffe à 20°C/min voire 10°C/min.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé met en présence un couple de matériaux M1/M2 choisi parmi WC comprenant 6 à 12% de Co (M1) / Composite SiO 2 /ZrSiO 4 (M2), TA6V (M1) / Composite SiO 2 /ZrSiO 4 (M2), TiAl (M1) / Composite SiO 2 /ZrSiO 4 (M2), Ti (M1) / Composite SiO 2 /ZrSiO 4 (M2), WC (M1) / Composite SiC/h-BN (M2), WC (M1) / Composite Si 3 N 4 /h-BN (M2), WC (M1) / Composite h-BN/SiO 2 (M2), WC (M1) / Composite h-BN/SiC/Si 3 N 4 (M2), WC comprenant 6 à 12% de Co (M1) / Composite SiC/ h-BN (M2), WC comprenant 6 à 12% de Co (M1) / Si 3 N 4 /h-BN (M2), WC comprenant 6 à 12% de Co (M1) / h-BN/SiO 2 (M2), WC comprenant 6 à 12% de Co (M1) / h-BN/SiC/Si 3 N 4 (M2), Ti (M1) / Composite YZS/ SiO 2 (M1), TiAl/ Composite YZS/ SiO 2 (M1), TA6V (M1) / Composite YZS/ SiO 2 , ou couple Cu (M1) / Composite SiO 2 / ZrSiO 4 .
De préférence le procédé met en présence un couple de matériaux choisi parmi Ti (M1) / Composite SiO 2 / ZrSiO 4 (M2), TiAl (M1) / Composite SiO 2 / ZrSiO 4 (M2), TA6V (M1) / Composite SiO 2 / ZrSiO 4 (M2), WC-xCo (x=0 à 12at.%) (M1) / Composite SiO 2 / ZrSiO 4 (M2), et plus préférentiellement un couple de matériaux TiAl (M1) / Composite SiO 2 /ZrSiO 4 (M2).
En particulier, une phase à l’interface entre le composant matriciel A et le composé B peut se former lors de la densification de la contre-forme, et peut plus particulièrement être solubilisée lors de l’étape de décochage.
La contre-forme considérée selon l’invention est également densifiable.
Plus précisément, la contre-forme densifiable possède une densité relative telle que sa différence avec la densité relative du matériau M1 non densifié est de moins de 25 %, en particulier moins de 20 %, de préférence moins de 5 %.
Le choix du matériau M2 de ladite contre-forme permet notamment d’ajuster l’achèvement de la densification de cette contre-forme dans une gamme de température proche de celle du matériau M1. Cet ajustement des gammes de température de densification permet avantageusement de garantir une homogénéité de la densité de la pièce à former, et de s’affranchir de contraintes résiduelles entre les deux matériaux densifiés, qui serait préjudiciable à l’intégrité de la pièce de forme complexe fabriquée.
La gamme de température de frittage adaptée à la densification de chacun des matériaux peut en particulier être déterminée selon la méthode décrite dans le chapitre intitulé Matériels et Méthodes figurant ci-après.
De manière plus détaillée, la gamme de température de frittage des matériaux peut être déterminée grâce à l’acquisition de la vitesse de densification dans un outillage de frittage, notamment tel que décrit ci-après, par compaction uni-axiale à chaud et qui sera celui utilisé pour la réalisation de la pièce de forme complexe considérée.
Dans un exemple de réalisation, des outillages en graphite sont utilisés et la méthode de densification choisie est le SPS (Spark plasma sintering).
Pour chaque matériau, deux acquisitions sont réalisées.
En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens. En particulier, on pourra prévoir d’autres profils d’encoches et de languettes. On pourra également prévoir de diviser le réseau de pistes électriques de préchauffe en sous-réseaux chacun contrôlable sélectivement, de sorte que des groupes de cellules, voire les cellules elles-mêmes, puissent être réchauffés individuellement par ces sous-réseaux, de sorte à obtenir un préchauffage homogène. On pourra également prévoir d’employer un générateur de courant continu, à la place d’un générateur de courant alternatif. On pourra encore prévoir d’autres types de protection du réseau de pistes de préchauffe au regard d’une défaillance du BTMS, comme un couplage par condensateur.
MATÉRIAU DE CARBONE DUR, AINSI QUE SON PROCÉDÉ DE PRÉPARATION ET SON UTILISATION La présente divulgation appartient au domaine des matériaux de batterie et, plus précisément, concerne un matériau de carbone dur, ainsi que son procédé de préparation et son utilisation.
CONTEXTE Dans la construction d’une société à nouvelles énergies, le stockage d’énergie à grande échelle est une technologie clé dans de nombreuses applications. Cependant, le système électrochimique existant est principalement un système de batterie au lithium secondaire. En raison du peu de ressources en lithium sur la terre et de la pénurie de ressources en lithium à cause de son extraction et utilisation intensives, un stockage d’énergie à grande échelle ne peut être obtenu avec le système de batterie au lithium secondaire actuel. Par conséquent, il est urgent de développer un système de batterie de stockage d’énergie de nouvelle génération présentant d’excellentes performances globales.
Le sodium appartient à la même famille que le lithium et possède des propriétés physiques et chimiques similaires à celles du lithium. De plus, les réserves en sodium sont abondantes, il n’est pas nuisible pour l’environnement et son prix est bas (30 à 40 fois moins cher que le carbonate de lithium (une matière première du lithium)). En outre, le potentiel d’électrode de l’ion de sodium (Na + /Na) est supérieur de 0,3 V au potentiel d’électrode de l’ion de lithium (Li + /Li), par conséquent l’ion de sodium présente des performances électrochimiques et des performances de sécurité plus stables que les ions de lithium. Cependant, un rayon ionique d’un ion de sodium (r = 0,113 nm) est plus grand qu’un rayon ionique d’un ion de lithium (r = 0,076 nm), ce qui rend l’ion de sodium relativement stable dans les réseaux rigides ; et il n’y a presque pas de capacité d’intercalation du sodium dans des microsphères de carbone mésophase graphitées à haute température à structures graphitiques régulières. La pyrolyse partielle d’un carbone dur peut conduire à une capacité réversible d’intercalation du sodium de près de 280 mAh/g, mais la capacité irréversible initiale est élevée et les performances cinétiques sont médiocres. En général, une capacité irréversible d’intercalation du sodium d’un matériau de carbone dur peut être améliorée par une optimisation structurelle et une réduction de surface spécifique, mais la technologie actuelle ne permet qu’une amélioration limitée.
RÉSUMÉ Compte tenu des défauts de l’art antérieur, la présente divulgation vise à fournir un matériau de carbone dur et un procédé de préparation de celui-ci. Dans le procédé de préparation, un amidon et un nanomatériau de matrice de squelette sont intimement mélangés pour obtenir un précurseur, puis le précurseur est soumis successivement à une pré-carbonisation, à une élimination de la matrice et à une carbonisation à haute température afin d’obtenir un matériau de carbone dur à haute performance, qui ne nécessite pas d’autres dispositifs de traitement ou des sources de carbone supplémentaires pour un traitement secondaire. Le produit présente des structures stables et à pores abondants et une petite surface spécifique, ce qui peut efficacement résoudre le problème de goulot d’étranglement de la capacité irréversible initiale élevée lorsqu’un matériau de carbone dur existant est utilisé comme matériau d’anode pour une batterie au sodium-ion et peut également fournir suffisamment de sites réversibles pour un processus de désintercalation des ions de sodium.
Afin d’atteindre l’objectif ci-dessus, la présente divulgation adopte les solutions techniques suivantes :
Un premier objectif de la présente divulgation est de fournir un matériau de carbone dur, dans lequel le matériau de carbone dur présente une taille de pore de 0,5 nm à 20 nm, une masse volumique réelle de 1,3 g/cm 3 à 2,26 g/cm 3 , et une surface spécifique inférieure ou égale à 5 m 2 /g.
Le matériau de carbone dur de la présente divulgation présente des structures à pores abondants, une structure de squelette de carbone stable et une petite surface spécifique. Quand le matériau de carbone dur est utilisé dans un matériau d’anode pour une batterie au sodium-ion, une quantité d’ions de sodium irréversibles consommés pour générer un film d’interface d’électrolyte solide (SEI) lors d’un processus initial de désintercalation du sodium est diminuée, ce qui améliore efficacement la capacité spécifique réversible initiale et le rendement coulombique initiale.
Un deuxième objectif de la présente divulgation est de fournir une batterie au sodium-ion dans laquelle un matériau d’anode est préparé avec le matériau de carbone dur de la présente divulgation.
Un troisième objectif de la présente divulgation est de fournir un procédé de préparation du matériau de carbone dur, comprenant les étapes suivantes :
(1) le mélange intime et la fusion d’un nanomatériau de matrice de squelette et d’un amidon dans une atmosphère protectrice, et un refroidissement pour obtenir un précurseur A, dans lequel un rapport en masse du nanomatériau de matrice de squelette par rapport à l’amidon est de 1:(5 à 20), et le nanomatériau de matrice de squelette présente une taille de particule de 1 nm à 80 nm ;
(2) le chauffage du précurseur A à 400 °C à 700 °C dans une atmosphère protectrice pour permettre un traitement de pré-carbonisation pendant 4 h à 8 h pour obtenir des poudres B de carbone pré-carbonisées ; et
(3) le décapage des poudres B de carbone pré-carbonisées pour éliminer le nanomatériau de matrice de squelette, le transfert d’un matériau résultant dans une atmosphère protectrice, le chauffage du matériau résultant à 1000 °C à 1500 °C à une vitesse de chauffage de 1 °C/min à 5 °C/min pour permettre un traitement de carbonisation pendant 0,5 h à 6 h pour obtenir le matériau de carbone dur.
Dans le procédé de préparation du matériau de carbone dur de la présente divulgation, un nanomatériau de matrice de squelette et un amidon sont mélangés pour obtenir un précurseur dans lequel l’amidon gélatinisé enrobe le nanomatériau de matrice de squelette et est supporté par le nanomatériau de matrice de squelette sous la forme d’une structure composite tridimensionnelle ; le précurseur est soumis à un traitement de pré-carbonisation à une température spécifiée, de sorte qu’une microstructure du précurseur est formée en une nouvelle structure de segment de chaîne carbonée et est macroscopiquement convertie en une structure de réseau cubique aromatique tridimensionnelle stable ; un matériau résultant est décapé pour éliminer le nanomatériau de matrice de squelette uniformément réparti in situ , de sorte qu’il reste un nombre spécifié de pores dans la structure de réseau cubique de carbone résultante ; et une carbonisation à haute température est effectuée avec une zone de température et une vitesse de chauffage spéciales pour permettre un réarrangement de structure, de sorte que les structures de pores de surface commencent à subir une auto-réparation pour produire un degré spécifié de rétractation de tension et finalement former des pores fermés, ce qui réduit la surface spécifique du produit tout en conservant les structures de pores internes abondants. Quand il est utilisé dans un matériau d’anode pour une batterie au sodium-ion, le matériau de carbone dur peut améliorer efficacement le problème de faible rendement de désintercalation initiale (causé par la formation d’un film SEI de grande surface en raison d’une grande surface spécifique d’un matériau d’anode) lors d’un processus de désintercalation initial des ions de sodium dans les produits existants. De plus, dans le procédé de préparation de la présente divulgation, une taille de particule du nanomatériau de matrice de squelette affecte également la morphologie du matériau de carbone dur finalement préparé. Une taille de particule trop grande du nanomatériau de matrice de squelette rend directement les pores générés initialement trop grands et limite ensuite le degré d’auto-réparation à une température élevée.
En outre, les inventeurs ont découvert à travers diverses expériences que, si le précurseur n’est pas pré-carbonisé avant la carbonisation à haute température, la structure de segment de chaîne générée dans le matériau se rompt directement lors d’une pyrolyse à haute température, ce qui entraîne un affaissement de la structure, donne une structure en feuillet non souhaitée et rend difficile une application dans la désintercalation des ions de sodium ; et même si le traitement de pré-carbonisation est effectué, un degré d’auto-réparation des structures de pores pendant la carbonisation à haute température ultérieure est lié à une température de carbonisation et à une vitesse de chauffage, et si les conditions de carbonisation ne sont pas correctement sélectionnées, il est également difficile d’obtenir la rétraction sous tension idéale des structures de pores.
De préférence, le nanomatériau de matrice de squelette est au moins un sélectionné dans le groupe consistant en un nano-oxyde métallique, un nano-oxyde non métallique, un nano-halogénure, une nano-substance élémentaire métallique et une nano-substance élémentaire non métallique.
La zone centrale de la carte 15’ étant quasiment entièrement disponible, il est possible de prévoir une découpe capable d’accueillir différentes formes de support de reprise d’effort et ainsi rendre l’actionneur compatible avec un grand nombre de dispositifs de support pour des dispositifs à écran solaire ou d’occultation.