Composites Absorbants Radar à base de PEtales DIElectro-Magnétiques – CARPE DIEM

Le projet CARPE DIEM a pour objectif d’élaborer, de caractériser et d’étudier par modélisation de nouveaux matériaux d’épaisseur submillimétrique permettant d’absorber les ondes électromagnétiques dans la plage de fréquences la plus large possible contenant la fenêtre spectrale 1-6 GHz.

Les applications visées concernent le blindage électromagnétique de composants électroniques dans le domaine civil et la discrétion Radar des aéronefs dans le domaine militaire. Les travaux de recherche proposés porteront sur des matériaux composites magnétiques constitués d’une matrice polymère chargée en pétales ferromagnétiques. Ces derniers obtenus par mécano-synthèse possèdent une extension latérale variant entre 10 et 100 µm et une épaisseur inférieure à 1µm. Les réponses électromagnétiques de ces matériaux composites, caractérisées par leurs spectres de perméabilité et de permittivité, vont dépendre des propriétés structurales, magnétiques, électriques et géométriques des pétales mais également de leur concentration volumique et de leur agencement (orientation, positions relatives, éventuels agglomérats) dans le composite. L’exploitation au mieux de ces degrés de liberté doit permettre de réduire le niveau de permittivité et d’augmenter le niveau de perméabilité afin de concevoir une nouvelle génération d’absorbants électromagnétiques en rupture avec l’état de l’art.

Le projet CARPE DIEM vise à étudier en détail différents mécanismes physiques de base pilotant le comportement microonde des matériaux composites. Au niveau des propriétés magnétiques, leur spectre de perméabilité présente généralement deux raies d’absorption situées respectivement autour de 100 MHz et au-delà de 1 GHz. Il s’agira d’identifier les paramètres qui pilotent les amplitudes et positions spectrales de ces raies. A ce titre, l’influence du procédé de fabrication des pétales via les effets magnéto-élastiques induits et la morphologie des pétales sur le spectre de perméabilité sera étudiée. Par ailleurs, l’effet combiné de deux charges magnétiques de nature et/ou morphologie différentes sur la réponse magnétique des composites sera également analysé.
Au niveau des propriétés diélectriques, les travaux consisteront à étudier les possibilités de réduction du niveau de permittivité soit au niveau du matériau composite continu en contrôlant l’agencement des pétales soit en introduisant une structuration de ce matériau à l’échelle millimétrique.

Ce projet se décompose en un travail expérimental comprenant la synthèse des matériaux composites et leurs caractérisations dans le domaine des microondes, et un travail de modélisation s’appuyant sur des simulations électromagnétiques et micromagnétiques dont le double but est d’améliorer la compréhension des phénomènes physiques et de dimensionner les échantillons à réaliser.

Pour effectuer ce travail, le projet CARPE DIEM réunit 3 partenaires (DASSAULT AVIATION, l’IPCMS et l’Onera) possédant des compétences complémentaires et ayant une forte expérience sur ce sujet acquise dans le cadre de deux thèses soutenues en 2013.