INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans les différentes figures, des références identiques sont utilisées pour désigner des organes identiques ou analogues.
Description détaillée Un dispositif 21 selon l’invention comporte un bouclier de protection 22, un capteur 24 et de préférence un interrogateur 26, comme illustré sur la .
Bouclier Le bouclier 22 est un dispositif de protection contre des projectiles militaires, et en particulier contre les balles, de préférence destiné à la protection d'un véhicule, en particulier d’un véhicule militaire, ou d'une personne. Il peut être en particulier un gilet-pare-balles ou un casque.
Le bouclier présente de préférence la forme d’une plaque, de préférence plate, éventuellement constituée d’une superposition de plaques en différents matériaux.
Un bouclier comporte une pièce de blindage 12, voire est constitué par une pièce de blindage, comme sur la .
La pièce de blindage est de préférence conformée pour assurer une protection NIJ-IIIA, NIJ-III ou NIJ-IV, de préférence au moins une protection NIJ-III. Pour les véhicules, elle est de préférence conformée pour assurer une protection STANAG 4569 niveau 1, ou 2, ou 3, voire 4.
La pièce de blindage 12 peut présenter une masse supérieure à 200g, de préférence supérieure à 500 g, de préférence supérieure à 1 kg et/ou inférieure à 100 kg, inférieure à 50 kg, inférieure à 10 kg, voire inférieure à 5 kg.
La pièce de blindage 12 peut présenter une forme quelconque, déterminée en fonction de l'application visée.
La pièce de blindage 12 présente de préférence la forme d'une plaque, de préférence plane, par exemple la forme d'une plaque présentant : - une longueur hors tout supérieure à 20 cm et/ou inférieure à 50 cm, et/ou - une largeur hors tout supérieure à 10 cm, ou supérieure à 20 cm, et/ou inférieure à 30 cm et/ou - une épaisseur hors tout supérieure à 3 mm, de préférence supérieure à 5 mm, de préférence supérieure à 10 mm, et/ou inférieure à 2 cm.
La pièce de blindage présente de préférence une épaisseur moyenne supérieure à 3 mm, de préférence supérieure à 5 mm supérieure à 7 mm, de préférence supérieure à 10 mm, de préférence supérieure à 15 mm, de préférence supérieure à 20 mm, et/ou inférieure à 100 mm, de préférence inférieure à 2 cm.
La longueur et/ou la largeur et/ou l’épaisseur sont de préférence constantes.
La pièce de blindage présente de préférence une longueur et une largeur supérieures à 5, 10, 30 ou 50 fois l’épaisseur de la plaque.
Une pièce de blindage 12 en forme de plaque présente classiquement une face extérieure 12e, ou « face d’impact », une face intérieure 12i opposée à la face extérieure, et un chant périphérique 12p définissant l’épaisseur de la plaque et reliant l’une à l’autre les faces intérieure et extérieure.
Le terme « autosupporté » relatif à un matériau désigne dans la présente invention le fait que la plus petite dimension de ce matériau est strictement supérieure à 1 mm.
Le terme « environ » placé devant une valeur chiffrée désigne un intervalle compris entre plus et moins dix pourcents de la valeur chiffrée, de préférence compris entre plus et moins cinq pourcents de la valeur chiffrée, en particulier compris entre plus et moins un pourcent de la valeur chiffrée.
Par « hydrocarbure », on désigne un composé organique constitué exclusivement d'atomes de carbone (C) et d'hydrogène (H).
Des pores (macropores, mésopores et/ou micropores) sont dits « interconnectés » lorsque au moins 50%, de préférence au moins 60%, de préférence au moins 70%, de préférence au moins 80%, de préférence au moins 90%, de préférence au moins 95%, des pores, sont physiquement reliés à au moins un autre pore.
Les « macropores » sont des pores de taille moyenne supérieure à 50 nm.
Les « mésopores » sont des pores de taille moyenne comprise entre 2 et 50 nm.
Les « micropores » sont des pores de taille moyenne inférieure à 2 nm.
Un « monolithe » désigne dans la présente invention une structure unitaire constituée de carbone ou ayant une surface comprenant du carbone.
Un monolithe est dit « poreux » dans la présente invention s’il comprend des macropores et/ou des mésopores et/ou des micropores. Dans un mode de réalisation, le monolithe poreux comprend des macropores, des mésopores, et des micropores. Dans un mode de réalisation, le monolithe poreux comprend des macropores et des mésopores. Dans un mode de réalisation, le monolithe poreux comprend des macropores et des micropores. Dans un mode de réalisation, le monolithe poreux comprend des mésopores et des micropores.
Par « température ambiante », on désigne dans la présente invention une température comprise entre 15°C et 35°C, de préférence entre 20°C et 25°C.
Un premier l’objet de l’invention est un procédé de fabrication d’un monolithe poreux de carbone par infiltration chimique en phase vapeur (CVI), comprenant : la mise en contact, dans un réacteur adapté, d’un monolithe poreux à base de silice et d’un hydrocarbure en phase vapeur, pour obtenir un composite silice/carbone, et l’élimination de la silice du composite silice/carbone obtenu à l’étape a), pour obtenir un monolithe poreux de carbone.
L’utilisation de l’infiltration chimique en phase vapeur (CVI) dans le procédé selon l’invention permet l’utilisation d’un réacteur fermé, et ainsi permet d’éviter des manipulations des réactifs par l’utilisateur. En outre, l’infiltration chimique en phase vapeur présente une simplicité d’utilisation, puisqu’il suffit d’introduire le monolithe poreux à base de silice dans le réacteur, puis d’effectuer les réglages des différents paramètres (température, débits de gaz, nature de l’hydrocarbure, durée d’injection...).
L’infiltration en phase chimique mise en œuvre dans le procédé selon l’invention peut être de tout type, par exemple il peut s’agir de CVI isotherme isobare, ou de CVI isobare à gradient de température.
Le réacteur peut être tout réacteur connu de l’homme du métier et adapté à la mise en œuvre d’une étape de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) ou d’infiltration chimique en phase vapeur (CVI). Il peut s’agir d’un four vertical ou d’un four horizontal. Dans un mode de réalisation particulier, le réacteur est un four horizontal cylindrique. Le diamètre du four horizontal cylindrique peut être de l’ordre de 30 à 60 mm, en particulier environ égal à 43 mm. La longueur du four horizontal cylindrique peut être de l’ordre de 300 à 600 mm, en particulier environ égale à 410 mm.
est une vue schématique en coupe transversale de l’attache de la .
Description détaillée de modes de réalisation Les figures 1 et 9 à 11 comprennent un référentiel définissant trois directions D1, D2 et D3 orthogonales entre elles. Dans cet exemple, D1 est une direction longitudinale, D2 une première direction transversale et D3 une deuxième direction transversale.
Le réservoir 1 de la a une forme globalement ovoïde s’étendant le long d’un axe longitudinal A1, parallèle à D1, de manière à présenter deux extrémités longitudinales 1A et 1B.
Dans cet exemple, le réservoir 1 a une dimension transversale, en particulier selon D2, qui varie le long de l’axe A1. En partant de l’extrémité longitudinale 1A, cette dimension transversale croît jusqu’à une coordonnée longitudinale médiane, puis décroît jusqu’à l’extrémité longitudinale 1B.
A titre indicatif, la dimension transversale maximale du réservoir 1 selon D2, qui se situe en l’occurrence au niveau de ladite coordonnée longitudinale médiane, peut être d’environ 500 mm.
Le réservoir 1 comprend un corps qui est dans cet exemple pourvu d’une chemise 2, d’une coque 3 et d’un renfort 4.
La chemise 2 forme une surface interne et une surface externe définissant une épaisseur de cette chemise 2, laquelle est dans cet exemple sensiblement constante dans les différentes parties du réservoir 1.
La surface interne de la chemise 2, qui forme aussi une surface interne du corps du réservoir 1, délimite une cavité 5 destinée à contenir un fluide sous pression constituant dans cet exemple ledit carburant.
Dans cet exemple, la cavité 5 est destinée à contenir un carburant fluide, gaz ou liquide, ayant une pression de l’ordre de 70 MPa.
La coque 3 comprend elle aussi une surface interne et une surface externe définissant une épaisseur de cette coque 3, qui est dans cet exemple sensiblement constante dans les différentes parties du réservoir 1.
La coque 3 forme une enveloppe du réservoir 1.
La surface interne de la coque 3 épouse la surface externe de la chemise 2.
La chemise 2 et la coque 3 constituent ainsi un corps à double paroi et ont chacune des propriétés respectives et complémentaires compte tenu de leur matériau et procédé de fabrication respectifs (voir plus loin ci-dessous).
Le renfort 4 est dans cet exemple configuré pour relier l’une à l’autre deux parties du corps qui sont situées en vis-à-vis l’une par rapport à l’autre, ces parties en vis-à-vis formant deux extrémités transversales du corps selon D2. Le renfort 4 permet d’améliorer la résistance mécanique du réservoir 1, compte tenu notamment des pressions et des dépressions qu’il subit lors de son utilisation.
Le procédé est remarquable en ce que le traitement de surface appliqué à l’une au moins des surfaces exposées comprend :
l’exposition de la surface exposée à un plasma comprenant de l’oxygène pour former une épaisseur endommagée sous la surface principale, puis l’exposition de la surface exposée à un plasma comprenant de l’azote pour nitrurer l’épaisseur endommagée.
Un tel traitement de surface permet de former, simplement, une couche barrière à la diffusion de certaines espèces atomiques, particulièrement efficace notamment vis-à-vis de la diffusion de l’hydrogène et/ou du lithium. On évite ainsi de fournir une structure aux performances RF dégradées.
le substrat donneur comprend un matériau piézoélectrique monocristallin ; le substrat donneur est un substrat de silicium monocristallin ; le substrat de base est un substrat de silicium monocristallin ; la couche diélectrique comprend de l’oxyde de silicium ; la couche de piégeage est en silicium polycristallin ; la formation de la couche diélectrique comprend l’oxydation de la couche de piégeage ; la formation de la couche diélectrique précède l’application du traitement de surface sur la surface exposée de la face principale du support ; la couche diélectrique succède à l’application du traitement de surface sur la surface exposée de la face principale du support ; la couche diélectrique en oxyde de silicium incorpore de l’azote, préférentiellement dans un ratio azote/oxygène inférieur à 0,5 ; la formation de la couche diélectrique comprend la formation d’une partie au moins de la couche diélectrique sur le substrat donneur ; l’application du traitement de surface comprend son application à la surface exposée de la face principale du substrat donneur ; la formation d’une partie au moins de la couche diélectrique sur le substrat donneur précède l’application du traitement de surface.
La représente une structure conforme à l’invention ;
La représente les séquences d’un procédé de fabrication d’une structure conforme à l’invention ;
La représente les sous-étapes composant le traitement de surface visant à former une couche barrière dans un procédé de fabrication d’une structure conforme à l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION D’une manière très générale et en référence à la , la présente description porte sur un procédé de fabrication d’une structure 1 comprenant successivement une couche mince nanocristalline 4, une couche diélectrique 3 et un support 2. Le support 2 comprend lui-même un substrat de base 2a muni d'une couche de piégeage de charges électriques 2b. Préférentiellement la couche diélectrique 3 et en contact avec la couche de piégeage 2b et avec la couche mince 4. Comme cela a été exposé dans l'introduction de cette demande, une telle structure 1 est particulièrement adaptée à recevoir, sur ou dans la couche mince 4, des composants radiofréquences (RF).
Pour prévenir la diffusion de certaines espèces atomiques vers la couche de piégeage 2b, la structure 1 comprend une couche barrière 5 disposée dans la couche diélectrique 3 sur la structure 1 représentée sur la . Comme cela sera exposé dans la suite de cette description, on peut également prévoir, en complément ou en remplacement de la couche barrière disposée dans la couche diélectrique, de la disposer superficiellement dans, ou sur, le support 2 lui-même, voire même sur ou dans la couche mince 4 (du côté de la couche diélectrique 3). La ou les couche(s) barrière(s) présentent une épaisseur de l’ordre de 5nm, typiquement comprise entre 2nm et 10nm, et est riche en azote.
Les espèces atomiques susceptibles de diffuser vers la couche de piégeage 2b peuvent notamment provenir de la couche mince 4. Il peut dans ce cas s’agir, à titre d’exemple, de lithium, lorsque cette couche mince 4 est constituée de tantalate de lithium ou de niobate de lithium (ou plus généralement de tout matériau à base de lithium). En prévoyant une couche barrière 5 apte à bloquer la diffusion lithium entre la couche mince 4 et la couche de piégeage 2b, on évite la dégradation des performances RF de la structure 1.
Les espèces atomiques peuvent également provenir de la couche diélectrique 3. C'est notamment le cas lorsque cette couche est réalisée, au moins en partie, par des techniques de dépôt mettant en œuvre des traitements thermiques modérés, inférieurs à 1000°C. Ces traitements ne permettent pas d'exodiffuser certaines espèces, telles que des espèces d’hydrogène, de la couche déposée et celles-ci restent donc susceptibles de diffuser au cours des autres étapes de fabrication de la structure 1, vers la couche de piégeage 2b. A nouveau, la présence de la barrière 5 permet de bloquer la diffusion de ces espèces vers la couche de piégeage 2b et prévenir la dégradation des performances RF de la structure 1.
De manière conventionnelle, la structure 1 peut se présenter sous la forme d'une plaquette circulaire dont le diamètre peut être de 100, 150 200, 300 voire même 450mm.
Le substrat de base 2a du support 2 sur lequel repose la couche de piégeage 2b présente typiquement une épaisseur de plusieurs centaines de microns. Préférentiellement, le substrat de base 2a présente une résistivité élevée, supérieure à 1000 ohms centimètres, et plus préférentiellement encore, supérieure à 2000 ohms centimètres. On limite de la sorte la densité des charges, trous ou électrons, qui sont susceptibles de se déplacer dans le substrat de base. Mais l’invention n’est pas limitée à un substrat de base 2a présentant une telle résistivité, et elle procure également des avantages de performance RF lorsque le substrat de base présente une résistivité plus conforme, de l’ordre de quelques centaines d’ohms centimètres, par exemple inférieur à 1000 ohm.cm, ou à 500 ohm.cm voire même à 10 ohm.cm.
Pour des raisons de disponibilité et de coût, le substrat de base 2a est préférentiellement en silicium monocristallin. Il peut s'agir par exemple d'un substrat de silicium CZ à faible teneur en oxygène interstitiel comprise entre 6 et 10 ppm, ou d’un substrat de silicium FZ qui présente notamment une teneur en oxygène interstitiel naturellement très faible. Il peut également s'agir d'un substrat de silicium CZ présentant une quantité élevée d'oxygène interstitiel (désigné par l'expression « High Oi ») supérieure à 26 ppm. Le substrat de base 2a peut alternativement être formé d'un autre matériau : il peut s'agir par exemple de saphir, de verre, de quartz, de carbure de silicium… Dans certaines circonstances, et notamment lorsque la couche de piégeage 2b présente une épaisseur suffisante, par exemple supérieur à 30 microns, le substrat de base 2a peut présenter une résistivité standard, inférieure à 1 kohm.cm.
La représente de manière schématique un procédé de fabrication selon un mode de réalisation particulier de l’invention.
La représente de manière schématique certaines étapes du procédé de fabrication de la .
La représente de manière schématique un procédé de fabrication selon un mode de réalisation particulier de l’invention, correspondant à la fourniture de tôles épaisses d’épaisseur variables.
La représente de manière schématique une vue en perspective d’une structure intégrale usinée dans un panneau ayant utilisé des tôles épaisses d’épaisseur variables selon l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE de L’INVENTION Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l’échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux.
Comme cela est illustré sur les figures 1 à 3, l’invention concerne un procédé de fabrication d’un panneau final 1 en alliage d’aluminium. Bien que cela ne soit pas limitatif, un tel procédé de fabrication peut avantageusement être utilisé dans la construction aéronautique pour la fabrication d’éléments de structure, et notamment de structure de nez de fuselage d’aéronefs, ou de fusées.
Le procédé de fabrication comprend différentes étapes successives qui seront décrites en références aux figures ci-après.
Le procédé de fabrication comprend tout d’abord - une première étape de fourniture E11 d’une première tôle épaisse 3 d’épaisseur comprise entre 30 et 150 mm étant à un état métallurgique T3 en un premier alliage d’aluminium de composition c1 (en % en poids) : Cu : 3,2 – 6,5 ; Mg : 0 – 1,8, préférentiellement 0,2 – 1,8 ; Li : 0 – 1,5 ; Ag : 0 – 0,6 ; Mn : 0 – 0,9 ; Zr : 0 – 0,18 ; Zn : 0 – 1 ; Ti : 0 – 0,15 ; Si : 0,15 max ; Fe : 0.1 max ; autres éléments <0,05 chacun, et <0,15 du total ; le reste aluminium ; et
- une deuxième étape de fourniture E12 d’une deuxième tôle épaisse 5 d’épaisseur comprise entre 30 et 150 mm étant à un état métallurgique T3 et en un deuxième alliage d’aluminium de composition c2 (en % en poids) : Cu : 3,2 – 6,5 ; Mg : 0 – 1,8, préférentiellement 0,2 – 1,8 ; Li : 0 – 1,5 ; Ag : 0 – 0,6 ; Mn : 0 – 0,9 ; Zr : 0 – 0,18 ; Zn : 0 – 1 ; Ti : 0 – 0,15 ; Si : 0,15 max ; Fe : 0.1 max ; autres éléments <0,05 chacun, et <0,15 du total ; le reste aluminium ;
La première tôle épaisse 3 présente une première épaisseur et la deuxième tôle épaisse présente une deuxième épaisseur. De manière générale, sans que cela ne soit limitatif, la première épaisseur est égale, à 5% près, à la deuxième épaisseur lors de la première étape de fourniture E11 et de la deuxième étape de fourniture E12. Ainsi, dans les étapes du procédé de fabrication qui seront décrite plus loin, il est possible d’obtenir un assemblage intermédiaire soudé 7 présentant une épaisseur égale à 5% près à la première épaisseur et à la deuxième épaisseur.
Par ailleurs, il est possible que l’une et/ou l’autre de la première tôle épaisse 3 et de la deuxième tôle épaisse 5 soit composée d’un des alliages suivants. Selon une première variante, au moins un alliage d’aluminium choisi parmi le premier alliage d’aluminium et le deuxième alliage d’aluminium est de composition c3 (en % en poids) : Cu : 4,5 – 6,5 ; Mg : 0 – 0,8, préférentiellement 0,2 – 0,8 ; Ag : 0 – 0,6, préférentiellement 0,1 – 0,5 ; Mn : 0,2 – 0,6 ; Zr : 0,05 – 0,15 ; Zn : 0 – 0,5 ; Ti : 0 – 0,15 ; Si : 0,15 max ; Fe : 0.1 max ; autres éléments <0,05 chacun, et <0,15 du total ; le reste aluminium. Il est donc bien compris que selon cette première variante, ledit au moins un alliage d’aluminium ne comprend pas de lithium. Le procédé de fabrication est donc adapté pour former un panneau final 1 comprenant cet alliage d’aluminium dépourvu de lithium.
Selon une deuxième variante, au moins un alliage d’aluminium choisi parmi le premier alliage d’aluminium et le deuxième alliage d’aluminium est de composition c4 (en % en poids) : Cu : 3,2 – 4,0 ; Mg : 0,2 – 0,7 ; Li : 0,7 – 1,5, préférentiellement 0,9 – 1,3 ; Ag : 0 – 0,5, préférentiellement 0,1 – 0,4, ou inférieur à 0,1 ; Mn : 0,1 – 0,5 ; Zr : 0,05 – 0,15 ; Zn : 0 – 0,7, préférentiellement inférieur à 0,25 ; Ti : 0 – 0,15 ; Si : 0,15 max ; Fe : 0.1 max ; autres éléments <0,05 chacun, et <0,15 du total ; le reste aluminium. Il est donc bien compris que selon ce mode de réalisation ledit au moins un alliage d’aluminium comprend du lithium. Le procédé de fabrication est donc adapté pour former un panneau final 1 comprenant cet alliage d’aluminium comprenant du lithium.
Bien qu’il soit possible que le premier alliage soit différent du deuxième alliage, la composition du premier alliage d’aluminium est généralement identique, à 5% près, à celle du deuxième alliage d’aluminium lors de la première étape de fourniture E11 et de la deuxième étape de fourniture E12. D’ailleurs, la composition du premier alliage d’aluminium peut être strictement identique à la composition du deuxième alliage d’aluminium. Ainsi, il est possible de former un panneau final 1 formé d’un seul type d’alliage d’aluminium.
Le procédé de fabrication peut ensuite comprendre une première étape de courbure E21 dans laquelle la première tôle épaisse 3 est préformée par roulage ou presse, et une deuxième étape de courbure E22 dans laquelle la deuxième tôle épaisse 5 est préformée par roulage ou presse. Ces deux étapes de courbure E21, E22 sont mises en œuvre avant une étape de soudage E30.
Avantageusement, la résine naturelle selon l’invention n’est pas soluble dans l’eau à température ambiante.
Propriétés thermiques Avantageusement, les résines selon l’invention sont caractérisées par le fait qu’elles présentent un point de ramollissement (en anglais « softening point »), qui désigne la température de transition d'un état pseudo-solide à un état plastique lors du chauffage.
Le point de ramollissement est la température à laquelle un produit atteint un certain degré de ramollissement dans des conditions normalisées. Il désigne la température de transition d'un état pseudo-solide à un état plastique lors du chauffage. Il est mesurable par la méthode bille et anneau (ou TBA, température bille anneau) pour les résines selon la norme ASTM E284 ;
Le point de fusion (ou la température de fusion) d'une substance à une pression donnée correspond à la température à laquelle les états liquide et solide de cette substance peuvent coexister à l'équilibre ;
La température de transition vitreuse (Tv, ou en anglais : Tg pour glass) d'une matière représente l'intervalle de température à travers lequel la matière passe d'un état caoutchouteux à un état vitreux, solide (rigide).
Définition botanique des résines Les résines naturelles d'origine végétale ou d’origine animale, sont définies classiquement par l’encyclopédie Ullmann‘s Encyclopedia of Industrial Chemistry, « Resins, Synthetic » 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, DOI: 10.1002/14356007.a23_089.pub2. Les résines naturelles comprennent notamment les colophanes (gomme, bois ou colophanes d’huile de tall provenant d'exsudats d'arbres et de plantes ; bois extraits ; ou sous-produits de la fabrication du papier), les résines fossiles telles que l'ambre ; les résines extraites comme l'asphaltite ; les gommes laque comme celles produites de sécrétion d'insectes ; et leurs principaux dérivés.
Les résines fossiles sont des résines (dures et demi-dures) recueillies dans le sol sur l’emplacement d’anciennes forêts disparues de nos jours. Quelques résines fossiles ont subi des changements considérables dans leur structure chimique par vieillissement ou mûrissement, qui peut avoir pris des milliers d’années. Le passage de résines fossiles à récentes est variable. Elles peuvent par exemple comprendre des résines qui sont toutes deux trouvés fossilisées et récoltées sur des végétaux vivants. Des variétés semi-fossiles sont ramassées au pied des arbres qui les ont produites (Ullmann‘s Encyclopedia of Industrial Chemistry, « Resins, Natural » 2012 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, DOI: 10.1002/14356007.a23_073) (Techniques de l’Ingénieur , « Résines Naturelles » , 1982 Bernard Delmond).