« L'avenir de la céramique s'annonce prometteur, car la fusion de la science et de l'ingénierie innovantes continue de progresser », déclare Cheryl Xu, professeure à NC State. Des chercheurs de l'université d'État de Caroline du Nord ont dévoilé une technique de frittage laser révolutionnaire pour la création de céramiques ultra-haute température le 14 mai 2025.
La nouvelle méthode rationalise considérablement la production de céramiques comme le carbure d'hafnium (HfC), connu pour son exceptionnelle résistance à la chaleur. Les méthodes traditionnelles nécessitent des températures supérieures à 2 200 degrés Celsius, mais la technique laser est plus rapide et plus économe en énergie.
Le processus consiste à diriger un laser de 120 watts sur un précurseur polymère liquide dans un environnement contrôlé. Cela convertit le liquide en un matériau céramique solide, adapté aux revêtements ou aux structures imprimées en 3D. La technique de frittage laser est également portable, contrairement au frittage traditionnel.
Une application clé est la création de revêtements protecteurs pour les composites de carbone utilisés dans les technologies hypersoniques. Le frittage laser localisé minimise les dommages structurels et améliore la protection thermique. La technique s'intègre également à la fabrication additive, permettant la création de structures céramiques 3D complexes.
La technique laser affiche une efficacité de conversion d'au moins 50 %, ce qui est nettement supérieur aux 20 à 40 % des méthodes traditionnelles. Cela entraîne moins de déchets et une approche de fabrication plus durable. L'équipe a produit avec succès du HfC cristallin et de phase pure, démontrant le potentiel de la technologie pour les environnements extrêmes.
Les tests sur les revêtements HfC appliqués aux composites en fibres de carbone ont montré une forte adhérence et une couverture uniforme, essentielles pour les systèmes de protection thermique. Cela ouvre la voie à des applications d'ingénierie améliorées dans l'aérospatiale et d'autres industries. La recherche, publiée dans le Journal of the American Ceramic Society, espère inspirer une adoption plus large de ces techniques.