Matériaux pour Solar Impulse

 

STRUCTURE ET MATERIAUX


Associant rigidité, légèreté et contrôlabilité en vol, le Solar Impulse est construit autour d’un squelette en matériaux composites constitués de fibres de carbone et de nid d’abeilles assemblés en sandwichs. Sur son extrados, l’aile est recouverte des cellules solaires encapsulées, et sur son intrados d’un film flexible léger. Entre ces deux surfaces, 120 nervures en fibre de carbone, réparties tous les 50 cm, lui donnent son profil aérodynamique.















LE SILICIUM


Le silicium est actuellement le matériau le plus utilisé pour fabriquer les cellules photovoltaïques. On l'obtient par réduction à partir de silice, composé le plus abondant dans la croûte terrestre et notamment dans le sable ou le quartz. La première étape est la production de silicium dit métallurgique, pur à 98% seulement, obtenu à partir de morceaux de quartz provenant de galets ou d'un gisement filonien (la technique de production industrielle ne permet pas de partir du sable). Le silicium de qualité photovoltaïque doit être purifié jusqu'à plus de 99,999%, ce qui s'obtient en transformant le silicium en un composé chimique qui sera distillé puis retransformé en silicium. Le silicium est produit sous forme de barres nommées de section ronde ou carrée. Elles sont ensuite sciées en fines plaques mises au carré (si nécessaire) de 200 micromètres (= 0,2 mm) d'épaisseur qui sont appelées « wafers». Après un traitement pour enrichir en éléments dopants et ainsi obtenir du silicium semi-conducteur. Les wafers sont « métallisés » : des rubans de métal sont incrustés en surface et reliés à des contacts électriques. Une fois métallisés, les wafers sont devenus des cellules photovoltaïques.



LES MATERIAUX DE CONSTRUCTION DE SOLAR IMPULSE


Nid d’abeille en sandwichs :

C’est ce qui est utilisé pour la structure de l’aile. Cette matière permet aux ailes d’être solides et légères en même temps, donc d’avoir de l’équilibre. Elles sont recouvertes d’une plaque de composite (peau à base de résine de verre et de fibres de verre), ce qui donne une bonne capacité de déformation.   


Graphite :

C’est l’une des quatre formes du carbone.



LA FIBRE DE CARBONE


L’avion est presque entièrement en fibres de carbone.

La fibre de carbone est un matériau qui se compose de fibres extrêmement fines et principalement d'atomes de carbone. Ceux-ci sont mis ensemble dans des cristaux microscopiques qui sont alignés le long de la fibre. L'alignement des cristaux rend la fibre très résistante pour sa taille. Plusieurs milliers de fibres de carbone sont enroulées ensemble pour former un fil, qui peut être utilisé tel quel ou tissé.

Les fibres de carbone sont caractérisées par leur faible densité (1,7 à 1,9), leur résistance élevée à la traction et à la compression, leur flexibilité, leurs bonnes conductivités électrique et thermique, et leur tenue en température.


Utilisation


La fibre de carbone est utilisée pour renforcer les matériaux composite. Ce type de matériau est utilisé dans tout ce qui exige une grande résistance mécanique pour un poids réduit.


Inconvénients :

  1. •une mauvaise résistance aux chocs

  2. •leur recyclage

  3. •leur conductivité, (de nombreuses électrocutions ont frappé des pêcheurs après avoir heurté une ligne électrique avec leur canne ; ou des marins en manœuvrant le mât de leur voilier)

  4. •cette fibre provoquerait sous certaines formes des risques de cancer du poumon.

Cellule photovoltaïque en silicium (plaque de silicium)

Composition du nid d’abeille en sandwichs

Nid d’abeille en sandwichs

Fibres de carbone

MATERIAUX UTILISES


MOTEUR DE L AVION : FIBRE DE CARBONE

HELICES BIPALES : FIBRE DE CARBONE

AILES : STRUCTURE ULTRA LEGERE (MATIERE INCONNUE)

AILE INTERNE : GRILLE EN FIBRE DE CARBONE ET NID D’ABEILLE

FUSELAGE : BARRES EN FIBRE DE CARBONE

STABILISATEURS (HORIZONTAL+VERTICAL) : FIBRE DE CARBONE

CELLULES PHOTOVOLTAIQUE : TECHNIQUE DE FABRICATION =

8.VITRE DU COCKPIT : PLEXIGLAS (SUREMENT)