Properties of Lightning Strike Protection Coatings

Les matériaux composites sont de plus en plus utilisés dans plusieurs domaines. Dans le cas des compagnies aéronautiques, ces matériaux sont introduits dans leurs avions pour réduire le poids et ainsi réduire les coûts de carburants. Ces avions sont donc plus légers mais la perte de conductivité électrique rend l'avion vulnérable à la foudre ; celle-ci peut frapper les avions commerciaux en moyenne une fois par an. La protection contre la foudre devient donc très importante. Les mailles de cuivre actuelles offrent une bonne protection mais elles augmentent le poids des composites. Dans le cadre du projet CRIAQ COMP-502, une équipe de partenaires industriels et de chercheurs académiques étudient de nouveaux revêtements conducteurs ayant les caractéristiques suivantes : bonne protection électromagnétique, résistance mécanique élevée, bonne protection contre l'environnement, bonne fabricabilité et des coûts modérés. Les objectifs principaux de ce mémoire, dans le cadre de ce projet, était de déterminer les caractéristiques principales (électriques et tribomécaniques) pour les revêtements conducteurs placés sur les panneaux composites. Leurs propriétés étaient également testées après des essais destructifs tels que des injections de courants et des essais environnementaux. Bombardier Aerospace a fourni le substrat, un matériau composite constitué de fibres de carbone qui renforcent une matrice époxy, et le produit commercial actuel, un film surfacique (surfacing film) qui comprend une feuille de cuivre déployé (expanded copper foil) pour comparer avec les autres revêtements. Voici la liste des revêtements conducteurs fabriqués par les étudiants: des nanoparticules d'argent dans une matrice (PEDOT:PSS ou un mélange d'époxy et de PEDOT:PSS); des nanofibres de carbone couvertes d'argent et intégrées dans le film de surface; un revêtement d'étain par projection à froid (cold spray); du graphène oxydé et fonctionnalisé (functionalized) avec des nanofils d'argent et un dépôt d'argent autocatalytique (electroless plating). De plus, dans le cadre du projet et mémoire, des revêtements d'aluminium ont été pulvérisés à l'aide d'un magnétron. Il y a trois principaux types de tests pour caractériser les revêtements conducteurs : électriques, mécaniques et environnementaux. Les tests électriques consistent à trouver la résistance-carré et la résistivité spécifique des revêtements conducteurs. Les tests mécaniques comprennent l'adhérence, le test d'éraflure, la dureté et le module de Young des revêtements. Les tests environnementaux comprennent des cycles thermiques et embrun salin (salt spray).