Aladdin KABALAN : Nouveau absorbant en hyperfréquences à base de composite bio-sourcé

Postdoctorant dans le cadre du projet

Laboratoire d'accueil : IETR (Ratiba Benzerga)

Avec le fort développement de l’électronique et des télécommunications, l’élaboration de matériaux de protection contre les ondes électromagnétiques hautes fréquences est redevenue aujourd’hui un secteur de recherche et de développement très actif. Le domaine de fonctionnement de tels matériaux couvre une large gamme de hautes fréquences (quelques dizaines de MHz à quelques dizaines de GHz). L’état de l’art recense une grande diversité de matériaux absorbants à large bande : des matériaux organiques ou inorganiques, sous forme de mousses ou multicouches, des composites, etc…

Actuellement, le matériau absorbant des ondes hyperfréquences le plus utilisé dans les chambres anéchoïques est un matériau à géométrie principalement pyramidale à base de mousse de polyuréthane chargée en noir de carbone. Ces matériaux présentent plusieurs avantages, mais également quelques inconvénients, notamment, la nature de leur matrice : polymère. Cette dernière est issue d’une industrie pétrochimique, donc très polluante, et présente, en plus, une mauvaise tenue au feu. Des produits ignifugeants sont utilisés pour pallier à ce problème, mais ne permettent pas de limiter la production des vapeurs toxiques, produites lors d’un incendie de ces produits.

Dans l’équipe FunMAT, un nouveau matériau absorbant a été élaboré. Ce matériau est composé d’un matériau biosoucé en remplacement de la matrice polymère [1]. Ce nouveau composite, et contrairement aux polymères, ne dégage pas de fumées toxiques en cas d’incendie. Les performances d’absorption de ces nouveaux absorbants ont été testées dans la gamme de fréquence entre 2 et 18 GHz et présentent des résultats très prometteurs, en vue des matériaux commerciaux [2].

Le but de cette étude est d’une part, évaluer la performance d’absorption de ces nouveaux matériaux dans la gamme basse des hyperfréquences (entre 500 MHz et 2 GHz), et d’autre part, tester leur capacité d’absorption pour les fortes puissances. D’autres caractérisations sont menées pour quantifier leur tenue mécanique et également, leur tenue au feu.

Des simulations électromagnétiques des prototypes, en utilisant des logiciels commerciaux sont conduites afin de prédire leur comportement thermique sous fortes puissances, mais aussi leur  performance d’absorption. Cette dernière sera optimisée par modification de la géométrie et/ou des dimensions des absorbants. Des prototypes d’absorbants, de différentes formes, sont réalisés. Leurs performances d’absorption sont caractérisées, en chambre anéchoïque, pour différents angles d’incidence et différentes polarisations des ondes EM.

[1] Nouveaux matériaux absorbants les ondes électromagnétiques pour applications diverses, Patent n°WO 2017162973 A1 (2017) 

 [2] Thèse Chloé, Élaboration de nouveaux matériaux absorbants : application en chambres anéchoïques, thèse de l’Université de Rennes 1, soutenue le 26/10/2017