Technologie furtive grâce à l'hexaferrite de baryum et à la poudre de cuivre ultra-fine dans la peinture
Depuis 2008, des recherches intensives ont été menées avec une grande variété d'additifs dans une grande variété de combinaisons afin de développer des peintures qui confèrent à leur support métallique une couche de camouflage absorbant les radars. En 2022, un test très intéressant utilisant en combinaison de l’hexaferrite de baryum et de la poudre de cuivre ultrafine a été publié, qui a absorbé un tiers des faisceaux radar. En 2023, quatre fois plus de poudre de cuivre ultrafine a été vendue que l’année précédente.
la technique
Les matériaux composites polymères ont trouvé leur place dans tous les domaines de notre vie en raison de leur faible poids et de leur facilité de mise en œuvre ainsi que de leur extraordinaire combinaison de propriétés. À tel point que ces matériaux se retrouvent dans les voyages spatiaux, l’aviation et même l’industrie de la défense. Dans ce contexte, l'utilisation de composites polymères pour les applications d'absorption radar a été discutée. Le radar est un système de détection d'objets qui utilise des ondes électromagnétiques pour déterminer des informations telles que la distance, la hauteur, la direction ou la vitesse des objets. Ce système peut détecter à la fois des objets en mouvement tels que des avions, des navires et des automobiles, ainsi que des objets stationnaires tels que la terre. Des informations sur les formations météorologiques peuvent également être obtenues à l'aide du radar. Cette technologie, qui a révolutionné la guerre aérienne et maritime, constitue l’un des développements technologiques les plus importants de la Seconde Guerre mondiale. En fait, le terme RADAR a été inventé par la marine américaine en 1940 comme abréviation de RAdio, Detection, And Ranging. Plus tard, il a gagné en importance non seulement pour les applications militaires et policières, mais également pour les manœuvres de vol et la détection, ainsi que pour la collecte de données météorologiques.
Si vous regardez le fonctionnement du radar, cela semble assez simple : un signal est envoyé, il rebondit sur un objet, et ce signal réfléchi est ensuite capté par une sorte de récepteur. Celui-ci repose sur le même principe que l’écho du son sur un mur. Cependant, le son n’est pas utilisé comme signal dans le système radar, mais les micro-ondes sont utilisées. La force de réflexion et de réfraction de ces ondes dépend des propriétés et de la surface du matériau à partir duquel le signal est envoyé. Si le signal radar atteint une surface parfaitement plane, il est réfléchi dans une direction. Lorsqu’il heurte une surface inégale, il est réfléchi dans plusieurs directions, seule une très petite partie du signal d’origine étant renvoyée au récepteur. Une autre façon de réduire le signal réfléchi consiste à l’absorber par le matériau qu’il traverse. Les matériaux absorbant les radars que nous connaissons possèdent un mécanisme qui emprisonne les signaux radar entrants à l’intérieur et les empêche d’être réfléchis. Les formes les plus anciennes de ces matériaux ont été utilisées par les Allemands pendant la Seconde Guerre mondiale.
De l'hexaferrite de baryum et de la poudre de cuivre ultrafine ont été utilisées pour la production de revêtements composites absorbant les radars. Des poudres d'hexaferrite de baryum ont été synthétisées par la méthode sol-gel et utilisées comme matière première pour le processus de synthèse. Après le processus de synthèse, des mélanges ont été préparés en ajoutant de l'hexaferrite de baryum et de la poudre de cuivre ultrafine en différentes quantités à une résine polyuréthane (pour déterminer la dépendance à la concentration). En appliquant ces mélanges sur les surfaces de substrats en verre et en métal, des revêtements d'une épaisseur de 3 mm ont été obtenus. Ils ont ensuite été séchés à l'air libre à température ambiante.
En regardant la morphologie de l'hexaferrite de baryum, on peut voir qu'elle présente des particules plaquées à bords lisses et que la taille moyenne des particules est d'environ 5 μm. Le cuivre est constitué de particules relativement grosses, de l’ordre de 7 à 10 μm.
La valeur d'absorption radar de l'échantillon contenant 5 % d'hexaferrite de baryum et 10 % de poudre de cuivre a absorbé un maximum de 11,38 %, tandis que la valeur d'absorption de l'échantillon contenant plus de cuivre a augmenté et dépassé 12 %. Une valeur maximale peut théoriquement être supérieure à 80 % d'absorption.
Quant au mécanisme du cuivre, le cuivre n’absorbe pas les ondes électromagnétiques. Le mécanisme d'absorption radar dans le cuivre est légèrement différent de celui de l'hexaferrite de baryum. Lorsque l’onde électromagnétique frappe la surface du cuivre, le champ électrique amène les porteurs de charge (électrons) à produire un courant alternatif. Lorsque les ondes électromagnétiques frappent la surface du cuivre, les électrons libres oscillent avec les changements de champ électrique et magnétique, créant ainsi un courant électrique. Le courant alternatif généré crée un champ magnétique alternatif dans et autour du conducteur. Dans ce cas, une contre-force électromagnétique est créée qui force les porteurs de charge à rester sur la surface du conducteur. Cela signifie que leurs ondes électromagnétiques sont absorbées par les électrons du métal ou se propagent dans la même direction. Dans le même temps, une partie de l’énergie électromagnétique est perdue sous forme de chaleur.
L'examen de ces résultats montre que les revêtements renforcés de ferrite de baryum et de poudre de cuivre ont des valeurs de saturation magnétique plus élevées que les couches simples. À mesure que la quantité d'hexaferrite de baryum et de cuivre augmente, la valeur d'absorption radar augmente. Ainsi, l’ajout d’hexaferrite de baryum et de cuivre a abouti à une bonne synergie en termes d’augmentation du pouvoir d’absorption. Cette synergie est due au fait que les additifs contribuent séparément au composite par leurs propriétés magnétiques et électriques. Ainsi, le mécanisme de chaque additif a été activé et les performances d’absorption du radar ont été augmentées de différentes manières.
Le marché des poudres de cuivre
La poudre de cuivre est de plus en plus produite en Russie, au Canada et au Chili. Au Canada et au Chili, on produit principalement de la poudre biologique, presque ronde, qui convient également aux applications pharmaceutiques. En Russie, la poudre de cuivre est produite presque exclusivement pour des applications technologiques.
Avec la guerre (chaleureuse) que la Russie a déclenchée contre l’Ukraine en 2022, le marché a changé dans de nombreux domaines du commerce mondial. Les banques occidentales n’acceptent qu’occasionnellement les transferts provenant de la vente de produits russes. Des milliers d'entreprises russes se sont restructurées et ont démantelé leurs entreprises en Russie et les ont reconstruites dans les pays voisins, ont simplement déplacé leurs machines ou ont même démarré de nouvelles activités à l'étranger. En conséquence, nous voyons aujourd’hui des producteurs de poudre de cuivre le long de la frontière russe, de l’Estonie au Kazakhstan.
Étant donné que la plupart des producteurs de poudres métalliques ultrafines sont nos clients, nous sommes assez bien placés pour surveiller le marché des poudres de cuivre ultrafines. Nous voyons de plus en plus de grandes quantités vendues. En 2018, nous estimions le commerce mondial à environ 20 tonnes. Rien qu’en 2023, nous aurons vu plus de 60 tonnes changer de mains. Cela signifie que l'on peut supposer un volume annuel actuel d'échanges d'environ 100 tonnes.
Étant donné que les besoins en poudre de cuivre dans d’autres domaines d’application n’ont pas augmenté dans la même mesure au cours des cinq dernières années, nous envisageons un nouvel acteur : l’armée. Les domaines d'application bien connus de la poudre de cuivre sont : l'électronique, les semi-conducteurs, les revêtements antibactériens, l'impression 3D, les produits pharmaceutiques et les fabricants de peintures. Pour les militaires, les applications possibles seraient presque illimitées. Tout, des satellites aux transports de troupes, pourrait être invisible aux radars modernes. Cet avantage tactique pourrait rapporter des milliards de dollars à l’armée mondiale. Nous continuerons à surveiller le marché et à en rendre compte.
ISE SA – avril 2024
