Design of new fire protective multi-materials

Nouveaux multi-matériaux de protection contre le feu Le feu peut causer de graves dégâts matériels et humains. Par conséquent, il est important de mettre au point de nouvelles protections contre le feu. Pour concevoir de nouveaux systèmes toujours plus efficaces, une approche scientifique innovante a été envisagée au sein de cette thèse. Elle consiste à combiner différents concepts et matériaux, tout en jouant sur leur design plutôt que leur formulation pour atteindre de meilleures propriétés de protection thermique. Ainsi, deux nouveaux multi-matériaux de protection contre le feu ont été élaborés, visant dans un cas à limiter la réaction au feu, et dans l’autre cas à augmenter la résistance au feu d’un substrat. Dans une première partie, la fabrication additive s’est révélée être un procédé de choix pour concevoir le matériau ayant une faible réaction au feu. Un design à structure sandwich original inspiré du vivant (nid d’abeille) a été conçu, imprimé en 3D, et optimisé par la combinaison de nombreux concepts (système inhibiteur d’oxygène, barrière physique, revêtement basse émissivité). Grâce à cette association de design et concepts, le multi-matériau, exposé à un flux de chaleur radiatif externe de 50 kW/m2 basé sur la norme ISO 13927 du cône calorimètre, a montré une très faible réaction au feu avec notamment une rapide extinction de flamme et un faible dégagement de chaleur total (inférieur à 10 kW/m2), témoignant de son excellente efficacité. Dans une seconde partie, un système faisant office de barrière thermique a été développé afin de protéger un substrat face à une exposition au feu de 116 kW/m2 (test « burn-through » représentatif du standard aéronautique ISO2685). Cette barrière, combinant les phénomènes d’intumescence et de délamination au sein d’un même design, a permis de réduire considérablement la propagation de la chaleur au sein du système. Le substrat a ainsi été protégé, avec une température en face arrière restant inférieure à 250°C après plus de 15 minutes d’exposition au feu. L’efficacité de ce système optimisé a ensuite été validée sur d’autres substrats. Cette étude prouve que la modification du design de divers matériaux constitue une voie prometteuse pour améliorer la performance des systèmes de protection contre le feu.