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L’armée américaine investit 5,4 millions de dollars dans une nouvelle technologie de fabrication de polymères de Case Western – ImpressionEn3D.com

Des chercheurs de la Case Western Reserve University (CWRU), dans l’Ohio, se sont associés au laboratoire de recherche de l’armée américaine pour fabriquer un nouveau polymère léger et haute performance qui pourrait avoir des applications potentielles dans les systèmes de protection et les armes, tels que les casques et autres résistants aux chocs. équipement.

Le nouvel accord quinquennal accorde à Case Western, ainsi qu’à plusieurs autres sous-traitants, 5,4 millions de dollars – avec un potentiel pouvant atteindre 11 millions de dollars – pour développer et produire un matériau polymère au cours des prochaines années. Le financement du Laboratoire de recherche de l’armée (ARL) du Commandement des capacités de combat de l’armée américaine ira à l’équipement de l’université – y compris un microscope électronique – et à l’embauche d’étudiants diplômés et de post-doctorants supplémentaires dans le laboratoire. Le partenariat comprend également un contrat de sous-traitance pour diriger la mise à l’échelle de la production du nouveau matériau avec PolymerPlus, une société dérivée de CWRU qui a été fondée en 2010 pour répondre à un besoin non satisfait en matière d’évaluation et de maturation de nouvelles technologies de microcouche et de nanocouche pour des applications commerciales.

«Ce que nous cherchons à faire, c’est d’utiliser notre processus pour combiner des plastiques à faible et moyen coût – des choses comme des cruches à lait et des sacs poubelle à un coût d’environ 3 $ la livre – pour créer un matériau solide et flexible égal à des choses comme Super Kevlar, qui coûte environ 100 $ la livre », a déclaré le président de PolymerPlus, Mike Ponting, qui est également un ancien élève de Case Western Reserve. «L’armée a vu certains des échantillons et de la technologie initiaux, mais maintenant ils veulent voir jusqu’où nous pouvons aller.

La nouvelle technologie de fabrication, lancée à petite échelle dans les laboratoires du CWRU, transforme essentiellement plusieurs matériaux polymères en feuilles pouvant avoir des centaines, voire des milliers de couches individuelles, donnant de nouveaux matériaux solides, légers et durables.

Selon Gary Wnek, président du département des sciences macromoléculaires et de l’ingénierie de la Case School of Engineering et chercheur principal du projet, l’équipe de CWRU expérimentera de nouvelles combinaisons de plastiques ultra-minces et les enverra à PolymerPlus pour un traitement à plus grande échelle. .

«C’est un excellent partenariat car vous ne voulez pas investir trop de ressources dans le développement de nouveaux matériaux tant que vous ne pourrez pas l’essayer d’abord à une plus petite échelle», a révélé Wnek. «Nous savons que les attentes sont élevées, que l’armée veut que nous fassions non seulement de bonnes recherches, démontrées par la publication d’articles, mais aussi des recherches translationnelles qui peuvent être utilisées.

Case Western Reserve abrite le premier département de polymère autonome du pays et le premier à offrir un programme de baccalauréat ès sciences en science des polymères accrédité par ABET, une organisation à but non lucratif qui évalue les programmes collégiaux et universitaires en sciences appliquées et naturelles, en informatique et en génie. et technologie d’ingénierie. Au département de science et d’ingénierie macromoléculaires de l’université, les chercheurs font progresser de nouvelles générations de polymères pour de nouveaux composants électroniques, des batteries, des bioprothèses, des dispositifs d’administration de médicaments et des emballages durables. Des aérogels capables d’absorber les déversements d’hydrocarbures aux adhésifs qui résistent à des températures extrêmes, en utilisant même des nanoparticules pour protéger les cultures, les étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs font progresser la science et la technologie grâce au développement de nouveaux matériaux et systèmes de matériaux.

PolymerPlus, qui a été récemment acquis dans le cadre d’un accord de plusieurs millions de dollars par Peak Nanosystems, basé au Texas, sera le principal partenaire industriel du projet. La société utilisera la coextrusion multicouche, une technologie de traitement des polymères capable de produire des films de fibres à haute résistance avec jusqu’à des milliers de couches – avec des épaisseurs de couche à l’échelle micro et nanométrique – pour l’inclusion en tant que stratifiés dans des applications militaires résistantes aux chocs comme les casques et les flak vestes, conçues pour fournir une protection contre les armes explosives.

L’équipe collaborera avec le personnel de l’ARL à Aberdeen Proving Ground, Maryland, pour concevoir des matériaux et des approches de fabrication avancées pour les composites haute performance. CWRU et PolymerPlus peuvent fabriquer en continu des combinaisons complexes de matériaux dans des structures uniques qui sont difficiles à générer même avec des techniques de laboratoire sophistiquées, a expliqué Joseph Lenhart, le chef de la branche Polymères de l’ARL. Décrivant en outre qu’il voit d’énormes opportunités pour améliorer les performances des systèmes de protection et des armes, avec des applications à long terme qui sont inimaginables aujourd’hui.

«Je ne saurais trop insister sur l’importance pour l’armée de s’engager avec les universités du pays et avec l’industrie pour concrétiser rapidement de nouveaux concepts dans les matériaux et la fabrication avancés», a déclaré Mark Tschopp, directeur régional central d’ARL. «Ce qui est formidable dans cet effort, c’est qu’il y a des scientifiques du personnel d’ARL stationnés ici dans le Midwest pour améliorer la collaboration et la communication avec nos partenaires, contribuant ainsi à apporter l’expertise en la matière et les installations uniques de toutes les parties à cette application critique. Ensemble, nous nous attaquons méthodiquement à des problèmes difficiles visant à produire des résultats d’impact pour l’armée.

Le nouveau projet innovant a même reçu le soutien du Congrès, car deux membres du sous-comité des crédits de la Chambre sur la défense, les membres du Congrès de l’Ohio Marcy Kaptur et Tim Ryan, ont indiqué que l’ingéniosité des scientifiques de la Case Western Reserve est un exemple pour les générations futures de comprendre comment la science peut améliorer les armes et les systèmes de blindage américains pour assurer la sécurité des militaires. Kaptur a même souligné que l’Ohio a un «héritage de fabrication historique», en particulier en ce qui concerne la recherche et le développement de produits qui soutiennent la défense nationale du pays.

Les polymères sont à la base des matériaux synthétiques, y compris les plastiques, les fibres, le caoutchouc, les films, les peintures, les membranes et les adhésifs, et sont l’un des matériaux les plus largement utilisés dans la fabrication additive. Dans le domaine de la défense, la conception de matériaux plus légers, plus résistants et plus rapides peut conduire à de nouveaux systèmes de protection, équipements et même armes. Par exemple, l’équipement de protection individuelle principal utilisé par le personnel de l’armée et du corps des marines pèse en moyenne environ 27 livres et ajoute au poids des autres articles et équipements d’uniformes portés ou transportés. C’est une raison suffisante pour chercher des moyens de réduire le poids des objets portés au combat. Développer des matériaux spécialisés qui peuvent réduire les charges de charge du personnel militaire et les protéger devient rapidement un développement très recherché.

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