Programme Technologies des matériaux de sécurité

Nos services s'adressent:

• aux constructeurs de véhicules blindés ou d'équipement de protection individuelle qui aimeraient exploiter les technologies des matériaux de pointe pour fabriquer des éléments de blindage concurrentiels à l'échelle mondiale;
• aux PME du secteur des matériaux de pointe ou des matériaux de sécurité qui s'intéressent au secteur de la défense et souhaitent élargir leurs capacités actuelles ou qui désirent créer de nouveaux débouchés dans le domaine de la protection des véhicules ou des personnes;
• aux ministères qui désireraient resserrer leurs liens avec l'industrie, stimuler l'innovation dans le secteur privé ou préparer l'industrie à accueillir les nouvelles technologies;
• à n'importe quelle organisation désireuse d'accéder à l'écosystème canadien de l'innovation dans les matériaux de sécurité par l'entremise de la Carte technologique du Canada sur les matériaux de sécurité.

Technologies et capacités particulièrement intéressantes

Céramiques de pointe – Les céramiques de pointe ont des propriétés supérieures à celles de la plupart des matériaux employés comme blindage en raison de leur résistance, de leur densité et de leur stabilité lorsque soumises à des conditions extrêmes. La presse à chaud du CNRC fabrique des tuiles en céramique de 100 mm (~4 pouces) de côté à une température allant jusqu'à 2000°C et une pression de 50 tonnes, dans un vide partiel à 10-6 mbar, pavant la voie aux recherches de demain qui allégeront les céramiques de pointe et en augmenteront la résistance contre les impacts multiples ainsi qu'à la propagation des fissures.

Revêtements de pointe – Diverses revêtements peuvent être appliquées aux polymères utilisés comme blindage transparent afin qu'ils résistent mieux à l'abrasion, deviennent hydrophobes (pour éviter la buée) et qu'ils bloquent les rayons ultraviolets. Malgré tout, il arrive souvent que ces matériaux se dégradent prématurément. Les nanotubes de nitrure de bore (NNB) sont extrêmement prometteurs comme additifs pouvant retarder la dégradation en raison de leurs propriétés mécaniques exceptionnelles, de leur rapport de forme élevé et de leur transparence dans la région visible du spectre électromagnétique. Grâce à son savoir-faire en fabrication et en conditionnement des matériaux faits de nanotubes, ainsi qu'à son expérience de l'incorporation des nanomatériaux aux matrices polymères dans des applications variées, le CNRC est idéalement placé pour créer des revêtements en NNB.

Nanomatériaux – Les matériaux de sécurité de demain seront faits de composites multifonctions incorporant des nanoparticules et des revêtements à résistance balistique supérieure possédant de nouvelles propriétés et capacités non disponibles avec les matériaux actuels, comme l'autoréparation et la furtivité variable. Depuis 1999, le CNRC élabore des méthodes pour synthétiser et formuler des nanotubes de carbone et de nitrure de bore, et incorpore ces nanomatériaux aux polymères, aux métaux, aux céramiques, aux verres et aux encres.

Modélisation et simulatio – Les applications en ingénierie ont recourent abondamment à la modélisation et à la simulation numériques pour réduire le nombre d'essais expérimentaux nécessaires et ainsi réduire le coût de développement et d'optimisation des systèmes techniques. Les chercheurs du CNRC modélisent l'effet qu'ont les contraintes et les impacts balistiques sur les matériaux. Cette nouvelle technologie qui est validée par des essais expérimentaux sera mise à la disposition de l'industrie canadienne.

Caractérisation et essais – La capacité d'un modèle numérique à prédir le comportement des matériaux sous l'effet de projectiles, des explosifs et autres impacts dynamiques dépend dans une large mesure des propriétés des matériaux en question et des équations utilisées. Les laboratoires du CNRC permettent de caractériser avec précision les propriétés des matériaux requises pour obtenir des simulations numériques représentatives d'une situation réelle.

Polymères et adhésifs – Peu importe leur forme (polymères thermodurcissables, thermoplastiques ou élastomères), les polymères ont de multiples applications dans les blindages, que ce soit en comme matériau de sécurité (à savoir, blindage translucide et produits moussants), adhésifs ou matrice pour composites. Les chercheurs du CNRC ont mis au point un éventail de techniques pour formuler, mélanger et façonner les polymères afin de les rendre plus performants, notamment par la nanostructuration. Ils ont aussi acquis de l'expertise dans l'optimisation des liaisons chimiques unissant les substrats et les adhésifs, la défaillance des joints adhésifs, la caractérisation des liaisons chimiques et le développement de techniques de traitement de surfaces afin renforcer les joints.

Techniques de fabrication de pointe – Les techniques de fabrication additive comme la projection à froid, la projection par flamme supersonique (HVOF) et d'autres procédés tel que le pressage isostatique à chaud permettent le mélange et la formulation de matériaux exotiques, irréalisables avec d'autres méthodes de fabrication. Le CNRC a développé ces techniques ainsi que des méthodes de fabrication pour composites thermoplastiques et thermodurcissables afin de concevoir de nouveaux matériaux de sécurité.

Évaluation non destructive (END) et gestion du cycle de vie – La capacité d'établir des pronostics et un diagnostic sur les systèmes de blindage est un outil qui permet de réaliser d'importantes économies pour les matériaux de sécurité. Un diagnostic et un entretien périodique des matériaux permettent de prolonger leur vie utile. Le CNRC développe des techniques d'END efficaces, rapides, polyvalentes, qui nécessitent l'accès à seulement un côté du matériau, et qui facilitent l'inspection et l'évaluation du blindage sur le terrain. De nombreuses méthodes d'END spécialisées ont aussi été élaborées pour caractériser les matériaux, et faciliter la conception et le développement de blindages de pointe.

Composites – Les composites offrent la possibilité de combiner la résistance aux projectiles, au feu, aux impacts et aux explosions, tout en offrant une durabilité et une rigidité supérieures. Le CNRC a mis au point une gamme de solutions composites qui sont à la fois moins coûteuses, plus durables et qui confèrent une protection balistique améliorée. Certaines solutions sont présentement prêtes à la commercialisation, d'autres sont en développement comme prochaine génération de matériaux de sécurités.

Le programme Technologies des matériaux de sécurité offre aux entreprises canadiennes qui fabriquent des matériaux de protection et des matériaux techniques la possibilité d'accéder à des compétences de calibre mondial en conception de systèmes de protection de pointe, en prototypage et en essais, y compris la transformation des matériaux hybrides et des matériaux nanostructurés, de même que la validation de leur performance.

Les collaborateurs du programme bénéficieront des avantages suivants :

• accès à une infrastructure de recherche de renommée mondiale et à un savoir-faire unique, auquel s'ajoutent des tarifs concurrentiels, des services personnalisés et l'assurance de l'intégrité et de la confidentialité des données;
• optimisation des possibilités de collaboration entre les joueurs de l'industrie du Canada et de l'étranger;
• accès à un réseau de recherche et développement ainsi qu'à des fournisseurs de services d'essai et d'évaluation;
• accès à des relations solides et bien établies avec d'importants alliés au sein d'industries et des universités, par l'entremise de la Carte technologique du Canada sur les matériaux de sécurité.

Le CNRC propose des services techniques clés et de l'expertise à ses partenaires sur une base individuelle ou dans le contexte de projets auxquels collaborent diverses parties. Il recourt à des méthodes éprouvées pour dispenser aide et encadrement dans le développement et la validation des technologies. Ses capacités techniques couvrent de multiples disciplines, dont :

• conception (propriétés sur mesure), formulation, fabrication et mise à l'essai de nanomatériaux, et analyse et caractérisations complètes de leurs propriétés physiques et chimiques;
• procédés pilotes pour les nanocomposites avec une très grande variété de matériaux pour la matrice.
• conception, développement, fabrication et validation de performance de matériaux et de structures d'ingénierie en polymères classiques, hybrides et nanomodifiés, en composites et céramiques.
• modélisation multiéchelles de la performance de matériaux et de structures.

Les collaborateurs et les clients du CNRC ont accès à multiples installations, instruments et équipement de pointe :

• installation de production de nanotubes (en carbone ou en nitrure de bore) permettant la fabrication et le prototypage d'applications pour les matériaux évolués;
• installations de développement de processus et de fabrication pour le prototypage et la production à l'échelle pré-industrielle;
• vaste éventail d'outils de modélisation et d'essais de performance pour matériaux et structures de l'échelle nanométrique à l'échelle réelle, dont des outils évolués d'essais non destructifs