Selon les dernières nouvelles, MATECH, basé en Californie, a signé un contrat avec un important sous-traitant de la défense pour le développement de boîtiers de missiles hypersoniques pour les essais en vol en utilisant les composites à matrice céramique ZrOC (C/ZrOC) renforcés de fibres de carbone de la société. En 2023, MATECH a produit avec succès 50 kilogrammes de matériau composite à matrice céramique (CMC) pour le programme de cette année.
Le développement par MATECH d'isolants structurels à ultra-haute température (UHT) et à haute stabilité dimensionnelle permet de surmonter les défis liés aux températures élevées associés aux boîtiers de missiles hypersoniques à grande vitesse ; ces boîtiers de missiles deviennent très chauds lorsqu'ils volent dans des conditions hypersoniques, donc plus ils volent vite, plus ils deviennent chauds.
Le composite à matrice céramique C/ZrOC de MATECH est un matériau hypersonique à faible ablation, peu coûteux, évolutif et facile à fabriquer. Il a été testé à des températures supérieures à 2760 degrés à des pressions d'arrêt extrêmes dans plusieurs laboratoires gouvernementaux. En outre, la société affirme que le coût de fabrication de ce composite à base de céramique est égal ou inférieur à celui de ses homologues métalliques plus lourds et moins performants.
En plus des boîtiers de missiles hypersoniques destinés à la défense, le système de protection thermique (TPS) C/ZrOC de MATECH est idéal pour les boucliers thermiques réutilisables des engins spatiaux commerciaux. De plus, le C/ZrOC de MATECH peut résister aux flux de chaleur extrêmes du retour de la Lune et du retour de Mars.
L'engagement à long terme de MATECH dans les composites à ultra-haute température
Depuis sa création en 1989, MATECH s'est engagée dans la commercialisation de technologies composites à matrice céramique et à fibres céramiques haute et ultra haute température (UHT). MATECH a développé une gamme de polymères pré-céramiques pour la fabrication de carbure de silicium (SiC), de nitrure de silicium/carbure de silicium (SiNC), d'oxyde de silicium-carbone (SOC), de nitrure de silicium (Si3N4) et de carbure hafnocène (HfC). Tous ces matériaux sont utilisés dans des applications structurelles à haute température.
Les pointes de nez hypersoniques sont sans doute les applications à ultra-haute température (UHT) les plus exigeantes pour les matériaux de missiles. Le maintien de la forme est essentiel au fonctionnement du missile. Les céramiques pressées thermiquement à haute densité telles que le carbure de silicium offrent les taux d'oxydation et d'ablation les plus faibles. Cependant, les céramiques ont une faible résistance aux chocs thermiques et une faible ténacité. En revanche, les composites à matrice céramique (CMC) offrent une ténacité élevée.
Actuellement, la méthode de préparation habituelle pour les composites à matrice céramique consiste à commencer par une CMC à 40-50% de densité, puis à utiliser la technique de frittage assisté par champ (FAST), qui aboutit à des densités loin de 100% et à des performances très médiocres car les fibres sont détruites. L'entreprise a donc reconnu la nécessité d'être plus dense dès le début de la préforme, avec une porosité allant jusqu'à 7-10%, ce que l'entreprise a depuis démontré avec succès qu'il était possible d'obtenir en moins de 10 minutes avec jusqu'à 99,9% de SiC/SiC dense avec la résistance et la ténacité attendues de la CMC.
Les composites carbone-carbone (C/C) ont été développés pour la première fois en 1958 comme matériau de pointe de nez de rentrée balistique. Bien que les composites carbone-carbone haute densité (HDCC) aient d'excellentes propriétés, ils ont des taux d'ablation très élevés à des températures élevées et des pressions d'écoulement stagnantes. Sur cette base, MATECH a développé un matériau hypersonique à très faible taux d'ablation, connu sous le nom de composites C/ZrOC, qui sont peu coûteux, productibles en masse et faciles à fabriquer. Avec le soutien solide de l'Agence de défense antimissile américaine, MATECH a obtenu le statut de pré-qualification pour les applications hypersoniques et de défense antimissile pour ses variantes de propulsion et de TPS C/ZrOC à ultra haute température (UHT). Ceux-ci ont été spécifiquement développés pour des performances élevées et une facilité de fabrication afin de répondre aux besoins critiques de la défense et de l'espace civil.
En janvier, MATECH a annoncé avoir développé des composites à matrice de carbone renforcés de fibres de carbone (C/C) à très haute densité. Cette nouvelle technologie révolutionnaire rendra les composites C/C 20 fois plus résistants à l'ablation et à l'oxydation que les matériaux C/C actuellement disponibles, et devrait être utilisée dans les composants de nez et de bord d'attaque exigeants tels que les missiles hypersoniques et la rentrée balistique.