Le chauffage est en marche : La peinture thermochromique avertit lorsque les matériaux deviennent trop chauds

Zafar Iqbal

Les chercheurs du NJIT ont mis au point une peinture destinée aux revêtements et aux emballages qui change de couleur lorsqu'elle est exposée à des températures élevées, ce qui permet d'avertir visuellement les personnes qui manipulent des matériaux ou des équipements susceptibles de mal fonctionner, d'exploser ou de provoquer des brûlures en cas de surchauffe.

Cette technologie a été commandée et financée par le Centre de recherche, de développement et d'ingénierie en matière d'armement (ARDEC) de l'armée américaine à l'arsenal de Picatinny en réponse aux conditions dangereuses qui régnaient dans le désert pendant la guerre en Irak, par exemple, où les soldats ont signalé des températures proches de celles des munitions qui avaient parfois dépassé 190 degrés F, bien au-delà des limites de conception des obus.

Il aurait été utile d'avoir une sorte de signal calibré déclenchant un avertissement de température, "Ne vous approchez pas ou ne ramassez pas cette coquille". ", a déclaré Zafar Iqbal, professeur de recherche au département de chimie et de science environnementale, qui a dirigé l'équipe de recherche commune NJIT/ARDEC. Appelé "composition thermo-indicatrice" et appliqué en tant que revêtement ou marque sur l'emballage, le matériau prend différentes nuances de couleur, du bleu au rouge, en fonction de la température, à partir d'environ 95 degrés F. Il a fait l'objet d' en mai de cette année.

"Nous avons essentiellement modifié les peintures commerciales et introduit des concepts basés sur la nanotechnologie pour adapter les températures de déclenchement", a expliqué M. Iqbal, ajoutant que son laboratoire commence à développer des encres liées aux peintures qui peuvent être appliquées par les imprimantes à jet d'encre.

Ses recherches actuelles sont issues de travaux antérieurs effectués chez Honeywell, puis chez Allied Corp, qui ont abouti à un "revêtement intelligent" incorporant des matériaux sensibles à la couleur qui indiquait combien de temps une substance avait été exposée à des températures suffisamment élevées pour compromettre sa fonctionnalité. Le dispositif temps-température a été largement utilisé par l'Organisation mondiale de la santé, par exemple sur les étiquettes des emballages de vaccins.

Le codage temps-température est également important pour les munitions, qui peuvent être stockées pendant de nombreuses années et transportées sur de longues distances. Jusqu'à présent, il n'existait aucun moyen rentable de déterminer quand les munitions ont subi des expositions critiques, y compris sur une période de plusieurs jours. Les stabilisateurs thermiques incorporés dans les conteneurs d'armes peuvent être épuisés par une exposition prolongée à des températures élevées. Iqbal a déclaré que le codage sera inclus dans les peintures à indication thermique en tant qu'élément du produit final pour l'armée.

Cette technologie a également des applications potentiellement plus larges, notamment comme indicateur de température pour les machines d'usine et les appareils ménagers et outils signalant qu'ils sont devenus dangereusement chauds, ou comme avertissement aux pompiers de l'intensité d'un feu de l'autre côté d'une porte revêtue de la peinture thermique. Plusieurs grandes entreprises ont manifesté un intérêt préliminaire pour ce produit lors d'une récente exposition. Le brevet est détenu conjointement par le NJIT et l'armée américaine ; le NJIT prévoit de commercialiser la technologie.

Iqbal, qui travaille actuellement sur un livre intitulé "Nanomaterials Science and Technology" qui sera publié par Cambridge University Press, a obtenu 22 brevets américains sur un large éventail de technologies.

Il a collaboré avec l'armée américaine au fil des ans depuis qu'il a rejoint le laboratoire de recherche Feltman à l'arsenal de Picatinny, dans le New Jersey, en 1969, deux ans après avoir obtenu son doctorat à l'université de Cambridge, où il a mené des recherches au célèbre laboratoire Cavendish, site de progrès scientifiques majeurs tels que la découverte de l'électron et de la structure en double hélice de l'ADN. Il a été chercheur pour l'armée jusqu'en 1977, avant de retourner à l'enseignement et à la recherche pendant plusieurs années. Il a ensuite été scientifique principal et chef de projet pendant près de 20 ans chez Honeywell et les sociétés qui l'ont précédé, Allied et Allied Signal, avant de rejoindre le NJIT.

Iqbal développe actuellement une technologie connexe qui permettrait de signaler si un produit a été endommagé par la force, un choc ou l'exposition à des produits chimiques dangereux, tels que des cancérigènes, ou à des radiations.

"Un revêtement codé intelligent est comme une peau intelligente - il fournira un signal visuel ou sensoriel pour vous dire s'il y a un problème", dit-il, en faisant remarquer que les casques de sport utilisés dans le football américain seraient une application potentielle, aidant les entraîneurs à déterminer si un joueur a reçu un coup préjudiciable à la tête.

Le New Jersey Institute of Technology (NJIT), l'une des principales universités technologiques publiques du pays, est une université de recherche de premier plan qui prépare les étudiants à devenir des leaders dans l'économie du XXIe siècle, qui dépend de la technologie. Le programme d'études multidisciplinaire du NJIT et son approche de l'enseignement à forte composante informatique permettent d'acquérir des compétences technologiques, un sens des affaires et des qualités de leader. Avec un effectif de plus de 10 000 étudiants de premier et de deuxième cycles, NJIT offre une intimité de petit campus avec les ressources d'une grande université de recherche publique. Le NJIT est un leader mondial dans des domaines tels que la recherche solaire, les nanotechnologies, la conception résiliente, l'ingénierie tissulaire et la cyber-sécurité, entre autres. Le NJIT se classe au 5e rang des universités polytechniques américaines en termes de dépenses de recherche, dépassant $110 millions, et fait partie du premier pour cent des collèges et universités publics en termes de retour sur investissement éducatif, selon PayScale.com.