Une subvention de la NASA aide un étudiant de l'UMass à étudier les isolants polymères et la chaleur

Brendan Scott, étudiant en génie mécanique, ne prend pas son été avec d'autres étudiants de l'Université du Massachusetts à Amherst cette année.

Mais il dit qu'il s'amuse bien.

La NASA lui a accordé une bourse de premier cycle de 6 000 $ pour étudier comment transformer des isolants polymères en conducteurs de chaleur. Il pourrait être considéré comme un poisson hors de l’eau – un ingénieur en mécanique au milieu d’un effort presque alchimique pour transmuter la matière.

Scott, qui envisage d'obtenir son diplôme en décembre de l'Université du Massachusetts à Amherst, a déclaré qu'il se concentrait sur le polyéthylène basse densité, en combinaison avec du graphite, en partie pour ses économies de poids potentielles en tant que conducteur thermique.

L'avantage des polymères thermoconducteurs "serait très large", a récemment déclaré Scott par téléphone depuis Amherst. "Cela aurait un impact sur presque tout : l'automobile, l'aérospatiale, les grosses machines, la gestion thermique et la gestion du poids."

Et la demande pour ces matériaux augmente, alimentée par l’évolution vers les voitures électriques et des appareils électroniques de plus en plus petits, a-t-il noté.

Une étude de marché publiée en mars par Coherent Market Insights Pvt. Ltd. de Burlingame, en Californie, et de Pune, en Inde, prévoit que le marché des polymères thermoconducteurs – évalué à 136,9 millions de dollars en 2022 – atteindra 366,4 millions de dollars d'ici 2030, reflétant un taux de croissance annuel composé de 13,1 pour cent.

L'étude attribue une grande partie de l'augmentation prévue aux secteurs en pleine croissance de l'automobile, de l'aérospatiale et de l'électronique. Cependant, l'étude cite comme défis le prix des matières premières, la faible durabilité et les matériaux alternatifs facilement disponibles.

Scott, originaire de Milton, dans le Massachusetts, près de Boston, est particulièrement intéressé par les applications potentielles dans le domaine spatial. De nombreuses missions spatiales impliquent de rapporter des roches : « Les roches sont lourdes », a-t-il souligné. Il a été encouragé à postuler pour la bourse de la NASA par son mentor universitaire, Yanfei Xu, professeur adjoint de génie mécanique et industriel au College of Engineering de l'UMass Amherst.

Dans le cadre de la recherche visant à transformer les isolants polymères en conducteurs de chaleur, Xu aidera Scott à étudier le transport thermique interfacial entre les polymères et les charges dans les composites polymères.

« Les propriétés du transport thermique [dans cette zone]… ne sont pas bien comprises », a-t-il déclaré. "Nous n'avons pas de bon modèle sur la manière dont ils fonctionnent seuls ou avec d'autres polymères. Ce sur quoi je travaille, à lui seul, est une toute petite information très spécifique" qui pourrait faire partie d'un grand pas en avant.

Les utilisations incluent « les climatiseurs, les chargeurs, les ordinateurs portables, les ordinateurs, les téléphones – à peu près tout ce qui devient trop chaud ».

"Il est quasiment évident de les utiliser à grande échelle", a-t-il noté. Les polymères hautement conducteurs auraient les propriétés bénéfiques des polymères ordinaires (usinabilité, résistance à la corrosion, capacité à créer des formes complexes), tandis que les matériaux concurrents tels que les métaux et la céramique peuvent être denses, coûteux et difficiles à travailler.

Une autre application liée à l'espace que Scott et Xu explorent concerne les vêtements des astronautes.

"Lorsque les astronautes vont dans l'espace, ils veulent porter des vêtements portables, flexibles et plus légers", a déclaré Xu dans un communiqué de presse de l'université à propos de la bourse.

"Lorsqu'ils effectuent une sortie dans l'espace, comment une combinaison spatiale peut-elle garder l'astronaute aussi frais, aussi chaud ou aussi confortable que possible ? De toute évidence, nous sommes conscients des matériaux à base de polymères, qui ont des propriétés uniques, notamment être plus légers, portables, flexibles et confortable."

La bourse a été décernée par le Massachusetts Space Grant Consortium, qui fait partie du National Space Grant College and Fellowship Project de la NASA.

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