Le revêtement révolutionnaire à changement de phase capte la chaleur pour les fusées, les tuyaux et même vos boissons

Spinoff est la publication annuelle de la NASA présentant la technologie NASA commercialisée avec succès. Cette commercialisation a contribué au développement de produits et services dans les domaines de la santé et de la médecine, des biens de consommation, des transports, de la sécurité publique, de la technologie informatique et des ressources environnementales.

La plupart des gens apprécient une boisson glacée par une chaude journée sans penser à la physique qui se passe dans le verre. Mais la réaction de changement de phase – dans ce cas, lorsque la glace absorbe la chaleur de la boisson et fond – est puissante. Un revêtement créé par la NASA pour tirer parti de cette même réaction pourrait apparaître sur les avions de passagers ou être la clé d'une glacière sans glace.

Selon Raj Kaul, spécialiste des matériaux au Marshall Space Flight Center, avec les changements de phase, la température reste stable exactement au point de transition. "Si vous congelez un thermomètre dans un bloc de glace et commencez à le chauffer, la température restera à 32 °F, même dans la partie déjà fondue. Ce n'est qu'une fois la glace complètement fondue que l'eau commencera à augmenter sa température. "

Pour l'eau, le point de fusion/congélation est de 32 °F, mais la NASA a développé une suite de matériaux avec différents points de fusion. Initialement, l’idée était d’utiliser ces matériaux dans des combinaisons spatiales, qui peuvent devenir chaudes à mesure que la chaleur corporelle s’accumule. Au début des années 2000, cependant, Kaul a commencé à rechercher un moyen d'utiliser des matériaux à changement de phase à l'extérieur de la navette spatiale. Les propulseurs de fusée à poudre étaient protégés par un matériau appelé MCC-1 qui était « essentiellement un mélange de liège et d’époxy », a déclaré Kaul. "Le liège brûlera et ce processus de combustion enlève également la chaleur. De plus, il s'ablate - la couche se détachera, donc un nouveau matériau sera exposé et subira à nouveau cette opération. "

Cependant, le revêtement étant conçu pour brûler, il restait un risque que le processus provoque des dommages. Kaul a commencé à travailler sur un revêtement protecteur qui ne s'ablaterait pas tout en maintenant une température sûre en dessous. Il s'est tourné vers les travaux de la NASA sur les matériaux à changement de phase et les a utilisés dans ce nouveau contexte. Il a incorporé le matériau dans un revêtement pouvant être appliqué comme une peinture, ce qui nécessitait de déterminer le bon rapport matériau à changement de phase/revêtement pour obtenir les meilleurs résultats.

Après avoir obtenu une licence pour le brevet du revêtement à changement de phase de Marshall, l'entrepreneur Chris Bilec a fondé PrimeBilec et travaille sur un certain nombre de produits, notamment un refroidisseur sans glace.

Kaul a développé un matériau qui "est encapsulé dans un plastique. Lorsqu'il voit de la chaleur, il absorbe cette chaleur pour passer par la phase solide à liquide. En conséquence, la chaleur ne peut pas passer jusqu'au substrat - tout passe par ce processus de transformation de phase". Ainsi, le propulseur de fusée à poudre ne fondrait pas à cause de la chaleur extrême du lancement. Et grâce à l'époxy liant le revêtement à lui-même et à la fusée, le matériau à changement de phase ne coulerait pas lorsqu'il fondrait. Après des tests par la NASA, le matériau a été approuvé pour une utilisation sur des vaisseaux spatiaux, mais à ce moment-là, le programme de navette avait été interrompu.

La NASA a annoncé le brevet du matériau pour obtenir une licence et celui-ci a été récupéré par Chris Bilec, un entrepreneur et vétéran de l'armée. Bilec a lancé PrimeBilec, basé à Austin, au Texas, et le bureau de transfert technologique de Marshall l'a mis en contact avec Kaul pour répondre aux questions sur le matériel. Kaul a suggéré que le revêtement avait un potentiel pour la peinture extérieure des maisons ou comme revêtement de toit, "de sorte que pendant la journée, il absorbe la chaleur et pendant la nuit, il libère cette chaleur et traverse le cycle."

Bilec a utilisé ce matériau pour recouvrir l'arrière d'un avion afin d'éviter les dommages causés par la chaleur des moteurs à réaction. « Pour l'aviation, nous réglons le matériau à changement de phase à 24 °C », soit approximativement la température ambiante – la température que la compagnie aérienne maintient dans la cabine. En utilisant cette température, le revêtement absorbera la chaleur qui augmenterait la température interne.

Il a constaté l'intérêt d'une entreprise qui fabrique des pièges à chaleur pour les hôpitaux des anciens combattants. "Ils surveillent la chaleur provenant des canalisations de l'hôpital", a déclaré Bilec. "Lorsque ces tuyaux deviennent trop chauds, ils surchauffent et brûlent leurs capteurs. Nos produits prolongeront la durée de vie de leurs pièges à chaleur."

Une autre idée est de créer une « glacière sans glace » ainsi que des contenants plus petits pour les déjeuners. Pour les conteneurs, le matériau de phase-chase est intégré dans du polyester de qualité alimentaire pour recouvrir le conteneur. Grâce au revêtement, les aliments (ou la bière) à l'intérieur du récipient resteront plus froids pendant environ deux à quatre heures de plus, selon la température extérieure.

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