Microwave absorbing materials based on epoxy foam loaded with long carbon fibers

Matériaux absorbants en hyperfréquences à base de mousse époxy chargée en fibres longues de carbone Ce travail de thèse porte sur la conception, la réalisation et la mesure d’absorbants microondes. Plusieurs types d’absorbant ont été étudiés dans la bande de fréquence allant de 0.75 GHz à 18 GHz. Il s’agit tout d’abord d’absorbants planaires à multicouches élaborés à partir de mousses époxy chargées avec différents pourcentages massiques (entre 0.0125 et 10 %) de fibres de carbone ayant des longueurs entre 100 µm et 12 mm. La performance d’absorption des multicouches a été optimisée, tout en réduisant leur compacité, grâce à un code MATLAB et à l’utilisation d’un l’algorithme génétique. La composition et l’épaisseur de chaque couche ont ainsi pu être optimisées, et ont conduit à la réalisation de plusieurs prototypes performants (absorption > 90%) de faibles épaisseurs (entre 50 mm et 98 mm), très faiblement chargés (<0.075 % de fibre) et présentant pour certains une très faible densité (0.06 g.cm-3). Par ailleurs, des absorbants à métamatériaux (MMs) ont été étudiés. Une nouvelle géométrie multi-résonante (nommée Vshape), présentant une multitude de pics d’absorption sur la bande de fréquence étudiée, a pu être proposée ; un calcul analytique du coefficient de réflexion, utilisant les propriétés effectives extraites, a été mis en place. La simulation, la mesure ainsi que le calcul analytique de ce MM montrent des résultats très concordants validant ainsi nos modèles. Finalement, un absorbant hybride, associant une couche fine de mousse époxy chargée en fibres de carbone au métamatériau, a été proposé pour élargir sa bande passante. Ainsi, un absorbant plan ultralarge-bande (avec un coefficient de réflexion < -10 dB entre 2.6-18 GHz) a ainsi pu être obtenu. Cet absorbant montre le meilleur compromis épaisseur / bande d’absorption / fréquence d’absorption présenté à ce jour dans la littérature.