FR2867102A1 - Materiau composite a deformation continue et controlee - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un matériau composite à déformation continue et contrôlée, caractérisé en ce qu'il est constitué par au moins une couche active (2) reliée à au moins une source (3, 3') générant une variation de température réglable et par au moins une autre couche inactive (4) en un matériau conducteur thermique, ces couches (2, et 4) étant assemblées entre elles et disposées de telle manière que la ou les couches actives (2), lorsqu'elles sont soumises à une variation de température, induisent une variation de température dans la ou les couches inactives (4), lesdites couches actives et inactives (2 et 4) restant parfaitement solidaires entre elles et le matériau composite (1) subissant une déformation, proportionnelle à la variation de température appliquée à la ou aux couches actives (2) et due au différentiel de déformation entre ses couches constitutives (2 et 4).

Description

1 DESCRIPTION

La présente invention concerne le domaine des matériaux déformables, notamment les matériaux à déformation contrôlée, communément appelés matériaux intelligents, c'est-à-dire des matériaux adaptatifs, capables de changer de forme et de propriétés mécaniques en réponse à une excitation extérieure. L'invention se rapporte plus particulièrement à un matériau composite à déformation contrôlée et progressive.

Les matériaux à déformation contrôlée présentent l'avantage de permettre de contrer les déformations d'un ensemble mécanique. Ainsi, dans le cas de pièces, soumises, par exemple, à des contraintes statiques ou dynamiques, la mise en oeuvre de tels matériaux permet de réaliser une contre déformation tenant compte desdites contraintes.

Ces matériaux peuvent également être utilisés en tant qu'actionneurs. Dans ce cas, on peut encastrer ou attacher ces matériaux sur une structure ou encore concevoir ladite structure en tant qu' actionneur.

Il existe plusieurs types de matériaux réalisant des déformations, à savoir du type alliages à mémoire de forme, dispositifs piézo-électriques, dispositifs électro-strictifs ou magnéto-strictifs ou autres. En général, ces matériaux sont intégrés sous forme de couche active dans des structures ou matériaux composites. Ainsi, sous l'action d'une énergie extérieure, la couche active constituée, par l'un de ces matériaux se déforme et entraîne une déformation de la structure ou matériau composite. Cette énergie extérieure peut être électrique ou thermique pour les alliages à mémoire de forme, électrique pour les matériaux piézoélectriques et électro-strictifs et magnétique pour les matériaux magnéto-strictifs.

Or, du fait de la nature très différente des propriétés des matériaux constitutifs de la structure passive et du matériau actif, il est impératif de veiller à ce que l'adhérence entre ces deux éléments soit parfaite, de telle manière que la déformation du matériau actif soit intégralement transmise à la structure passive et que la pérennité de l'ensemble ainsi formé soit garantie.

Ainsi, par exemple, les alliages à mémoire de forme sont connus pour leur propriété de déformation lors de la transformation de phase austénitemartensite et inversement.

Or, ces matériaux présentent un certain nombre d'inconvénients. En premier lieu, leur implantation dans une structure pose problème car elle entraîne des désordres au sein du matériau de ladite structure, tels que la création de vides ou de délaminages. En outre, lors de la déformation, c'est-à-dire lors la transformation austénite-martensite ou martensiteausténite précitée, la transmission de ladite déformation entraîne un affaiblissement de la cohésion de l'ensemble, car des contraintes de cisaillement apparaissent, qui font diminuer l'adhérence entre l'alliage à mémoire de forme et le matériau passif, notamment. D'autre part, la transition des alliages à mémoire de forme est brutale et n'offre pas de degré de liberté en terme de quantité de déformation. On assiste, en effet, à une déformation du type tout ou rien , ce qui n'est pas avantageux pour une implantation dans une structure nécessitant une déformation continue et progressive.

Un dernier inconvénient inhérent aux alliages à mémoire de forme est que ceux-ci sont sensibles aux conditions d'utilisation, telles que la température et les vibrations, qui tendent à altérer leurs caractéristiques thermomécaniques et donc à entraver leur déformation. Ainsi, pour des températures trop basses ou trop hautes, la déformation est irréversible. De plus, les mécanismes d'échange de la chaleur sont assez lents, ce qui a pour conséquence que la transformation de la phase austénitique à la phase martensitique, et inversement est lente, et donc les alliages à mémoire de forme ne peuvent être utilisés qu'à une fréquence relativement faible.

Le principe de fonctionnement des matériaux piézoélectriques est le suivant: un élément piézo-électrique génère une charge électrique quand il est soumis à une contrainte mécanique et, inversement, il développe une déformation mécanique quand un champ électrique lui est appliqué. De tels matériaux présentent l'avantage de transmettre une grande puissance par unité de volume ou de masse et sont disponibles dans des géométries permettant facilement leur intégration dans d'autres mécanismes. Par contre, ils présentent l'inconvénient majeur de ne pas pouvoir produire de grands mouvements, réalisant au maximum une déformation de 0,1 %. Ainsi, pour obtenir une déformation plus importante, il est nécessaire de leur adjoindre un amplificateur mécanique, ce qui a pour conséquence une structure alourdie, plus volumineuse et également plus coûteuse.

En ce qui concerne les matériaux magnétostrictifs, ceux-ci se déforment sous l'action d'un champ magnétique pour transformer l'énergie magnétique en énergie mécanique. L'inconvénient de ces matériaux est qu'ils sont relativement volumineux et nécessitent un appareillage assez important pour produire le champ magnétique.

Dans le cas des matériaux actifs précités, la déformation est réalisée localement, ce qui implique la nécessité d'intégrer un grand nombre desdits matériaux pour arriver à une déformation globale du matériau passif. On en arrive donc à des constructions très lourdes car nécessitant de nombreux éléments de transmission de la déformation, tels que des vérins. De plus, lorsque ces dispositifs sont implantés dans une structure, leur force est limitée et ils risquent de fragiliser celle-ci du fait qu'ils développent des contraintes localisées ayant pour effet une perte d'homogénéité des matériaux constitutifs de la structure.

Le document EP-A-O 882 601 décrit un dispositif pour déformer une structure par application d'une énergie électrique ou magnétique. Dans cette réalisation, la structure est composée d'éléments piézoélectriques, magnétostrictifs ou électrostrictifs. Là encore, les déplacements ou déformations des éléments doivent être démultipliés par des dispositifs prévus à cet effet, ce qui alourdit la structure et augmente son volume.

Il existe donc un besoin de pallier les inconvénients précités et de disposer d'un matériau permettant de réaliser une déformation importante, qui soit facilement réalisable et contrôlée, présente un volume relativement faible par rapport à la déformation qu'il engendre, et dont la structure interne reste intacte lors de la déformation, c'est-à-dire garantit le maintien de la liaison entre les différents matériaux constitutifs. De plus, ce matériau devra, lors de son activation, soit se déformer en compensant les déformations engendrées par une sollicitation mécanique attendue et prévue, soit engendrer une modification de forme dudit matériau.

A cet effet, la présente invention a pour objet un matériau composite à déformation continue et contrôlée, caractérisé en ce qu'il est constitué par au moins une couche active reliée à au moins une source générant une variation de température réglable et par au moins une autre couche inactive en un matériau conducteur thermique, ces couches étant assemblées entre elles et disposées de telle manière que la ou les couches actives, lorsqu'elles sont soumises à une variation de température, induisent, par conduction thermique, une variation de température dans la ou les couches inactives, lesdites couches actives et inactives restant parfaitement solidaires entre elles et le matériau composite subissant une déformation de direction et d'amplitude prédéterminées, proportionnelle à la variation de température appliquée à la ou aux couches actives et due au différentiel de déformation entre ses couches constitutives.

L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'un matériau composite selon l'invention; La figure 2 est une vue en perspective d'une couche active selon l'invention; La figure 3 est une vue en coupe d'un premier exemple de réalisation d'un matériau composite selon l'invention; La figure 4 est une vue en coupe d'un deuxième exemple de réalisation d'un matériau composite selon l'invention; La figure 5 est une vue en coupe d'un troisième exemple de 20 réalisation d'un matériau composite selon l'invention; La figure 6 est une vue en coupe d'un quatrième exemple de réalisation d'un matériau composite selon l'invention; La figure 7 est une vue en coupe d'un cinquième exemple de réalisation d'un matériau composite selon l'invention; La figure 8 est une vue schématique représentant une application du matériau composite de la figure 4, appuyé sur deux appuis simples; La figure 9 est une vue identique à celle de la figure 5 lorsque la source de puissance électrique est activée, et Les figures 10A et 10B sont des vues schématiques représentant une autre application d'un matériau composite selon l'invention, dans laquelle le matériau est intégré dans une porte de garage.

Les figures 1 à 7, 10A etlOB des dessins annexés représentent, à titre d'exemples, un matériau composite 1, 5, 5', 10, 20, 27, 41 à déformation continue et contrôlée. De manière caractéristique, ce dernier peut être constitué par au moins une couche active 2, 2', 6, 6', 13, 17, 23, 30, 34 reliée à au moins une source 3, 3' générant une variation de température réglable et par au moins une autre couche inactive 4, 7, 7', 8, 8', 9, 9', 11, 12, 14, 15, 16, 18, 19, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 29, 31, 32, 33, 35, 36 en un matériau conducteur thermique, ces couches 2, 2', ..., et 4, 7, .

(l'ensemble des références ne sont pas reprises ici en détail, ni dans la suite et correspondent aux références susvisées) étant assemblées entre elles et disposées de telle manière que la ou les couches actives 2, 2', ... lorsqu'elles sont soumises à une variation de température, induisent, par conduction thermique, une variation de température dans la ou les couches inactives 4, 7, ..., lesdites couches actives et inactives 2, 2', ..., et 4, 7, .....DTD: restant parfaitement solidaires entre elles et le matériau composite 1, 5, 5', 10, 20, 27, 41 (l'ensemble de ces références ne seront reprises ci- dessous que sous forme 1, 5, ...) subissant une déformation de direction et d'amplitude prédéterminées, proportionnelle à la variation de température appliquée à la ou aux couches actives 2, 2', ... et due au différentiel de déformation entre ses couches constitutives 2, 2', ..., et 4, 7, ....

On réalise donc un matériau composite 1, 5, ... destiné à se déformer sous l'effet d'une variation de température appliquée à la ou aux couches actives 2, 2', ... intégrées dans ledit matériau. On comprend bien que ce matériau composite 1, 5, ... est destiné à être plus particulièrement employé dans des applications statiques ou quasi-statiques, telles que celles consistant en des alliages à mémoire de forme. Par contre, le matériau composite de la présente invention ne présente pas les inconvénients liés aux alliages à mémoire de forme et décrits plus haut. En effet, le matériau composite 1, 5, ... peut être réalisé de manière simple et ne nécessite pas de précaution particulière, lors de son utilisation, ni de traitement particulier.

Selon une caractéristique de l'invention, l'une au moins des sources peut être une source de chauffage 3.

Il est également prévu que l'une au moins des sources peut être une source de refroidissement 3'.

L'anisotropie des matériaux est bien connue, de plus, la possibilité d'empilage des couches est infinie , ce qui implique qu'il est aisé de réaliser des matériaux composites 1, 5, ... selon l'invention présentant des propriétés thermomécaniques différentes, en fonction des besoins.

Il est important de connaître la loi de comportement des matériaux utilisés pour en prédire les déformations, et inversement, pour déterminer le matériau à utiliser en fonction des déformations souhaitées.

Ainsi, la prévision du comportement et le dimensionnement du matériau composite nécessitent la connaissance des caractéristiques de chaque couche constitutive, dans les directions principales, pour déterminer, à partir de la formule mathématique correspondant à la loi de comportement, le comportement de chaque couche.

Les équations et hypothèses qui suivent sont particulièrement adaptées pour des plaques de faible épaisseur et pour des matériaux composites sandwichs.

En ce qui concerne les caractéristiques à prendre en compte, il s'agit des caractéristiques données par les grandeurs suivantes: le Module d'Young E dépendant des taux volumiques de renfort, de charge, de résine.. ., le coefficient de dilatation qui est égal au rapport de la longueur de l'élément considéré sous l'effet d'un échauffement ou refroidissement thermique, et donc dilaté, sur la longueur initiale dudit élément, - le coefficient de Poisson, - le module de cisaillement de Coulomb, - les contraintes à la rupture en traction, compression, 20 cisaillement, et les plages de température considérées.

Ainsi, la loi de comportement dans les axes principaux d'une couche s'énonce de la manière suivante: [..]={Q1x[crJ ATx[a} [1] a b avec: (a) : terme mécanique (b) : terme thermique LEU' 1: déformation du matériau [Q] : coefficients de rigidité réduits de la couche k considérée [a.. : contraintes appliquées au matériau AT: différence de température homogène ou gradient dans l'épaisseur [ale i: coefficients de dilatation de la couche considérée Les termes de rigidité et de dilatation dans un repère orienté d'angle formé avec les axes principaux du matériau sont les suivants: [u81=><kJ ou [e]=[i]x[e] [2,3] avec É [T6] : matrice de changement de repère des contraintes [TE] : matrice de changement de repère des déformations On procède à un calcul dit multicouche qui consiste à considérer comme homogène un matériau constitué par plusieurs couches de natures et de propriétés différentes, en considérant que les couches sont parfaitement liées les unes aux autres.

Ainsi, la loi de comportement du matériau homogénéisé s'écrit comme suit: [A].[so] + [B]][ko] _ [N] [4] [B1 [so] + [B].[ko] = [M] avec: A: termes de traction B: termes de couplage traction compression flexion torsion N: charges appliquées au matériau / unité de largeur M: moment de flexion appliqué au matériau / unité de largeur s : déformations du plan moyen géométrique ko: courbures z: épaisseur de la couche en mm et avec (Au, B, D) = f Q (l, z, z2)dz [5] ep.

Pour les matériaux sandwichs, on introduit un terme 25 complémentaire tenant compte des rigidité et contrainte de cisaillement.

L'équation suivante est valable pour les contraintes d'origine thermique: (Nu,M!T)=AT fQ (1,z,z2)dzx[aryJ [6] ep.

Après inversion de la matrice [4], en simulant l'échauffement ou le refroidissement d'une couche de la structure, on introduit un gradient thermique dans l'épaisseur dans l'équation [6]. On obtient alors les déformations et les courbures dues à l'anisotropie, à l'hétérogénéité du matériau et à l'échauffement ou au refroidissement des plis.

Soit [e]=[so]+k.x [7] Avec: s: déformation totale du matériau so: déformations du plan moyen géométrique d'origine mécanique x: distance de la couche considérée par rapport au plan moyen géométrique.

Ces équations montrent que la position de la couche active dans la structure revêt une importance certaine quant aux déformations engendrées. Ainsi, et comme il sera expliqué plus en détails ci-après et en relation avec les exemples de réalisation, les déformations et les courbures dépendront, entre autres, du positionnement de ladite couche active 2, 2', ....

Ainsi, pour une déformation précise du matériau composite 1, 5, ..., la position précise de l'implantation des différentes couches active(s) 2, 2', ... et inactive(s) 4, 7, ... dans le matériau composite 1, 5, ... est déterminée suivant les équations données plus haut.

En fonction des coefficients de dilatation linéaires, positifs ou négatifs, des couches actives 2, 2', ... et inactives 4, 7, ..., ainsi que suivant la valeur élevée ou faible de leurs modules d'Young respectifs, les dilatations des couches inactives 4, 7, ... par l'intermédiaire de l'élévation ou de la diminution de la température de la ou des couches actives 2, 2', ... sont donc variables et donnent naissance à des contractions, expansions et fléchissements desdites couches actives 2, 2', ... et inactives 4, 7, ..., qui se traduisent par une déformation du matériau composite 1, 5, ....

De manière avantageuse et pour réaliser une déformation précise et contrôlée du matériau composite, ce dernier peut comporter au moins une source de chauffage générant une variation de température réglable 3 et au moins une source de refroidissement générant une variation de température 3' réglable. Ainsi, il est possible de réguler la déformation induite par l'une des sources de manière à limiter, voire à annuler, suivant le cas, l'effet d'une desdites sources.

Selon une caractéristique de l'invention, l'une au moins des couches actives 2, 2', ... peut être conductrice d'électricité et reliée à une source 3 électrique à puissance réglable et la ou les couches inactives 4, 7, ... peuvent être en un matériau non conducteur électrique mais conducteur thermique.

Ainsi, lorsqu'une certaine puissance électrique est appliquée à la couche active 2, 2', ..., la température de cette dernière s'élève et se propage aux couches voisines par conduction thermique, créant un gradient thermique au sein du matériau composite 1, 5, .... Ce gradient thermique entraîne une dilatation des couches inactives 4, 7, .... et donc une déformation du matériau composite 1, 5, .... Or, la dilatation d'une couche est fonction de ses caractéristiques. On utilise ainsi les propriétés anisotropes et multicouches du matériau composite 1, 5, ... pour le déformer lors d'une élévation de la température de la ou des couches actives 2, 2', ...

et de la ou des couches inactives 4, 7, ... par conduction thermique.

La figure 1 représente, à titre d'exemple, une couche active 2', dans laquelle sont intégrés des nanotubes 44 de carbone ou de diamant enduits de résine conductrice de l'électricité.

Ces derniers peuvent être traversés par un flux de gaz réfrigéré, symbolisé par les flèches, et destiné à refroidir la couche active 2'. Ainsi, cette couche active 2' entraîne une baisse de température par conduction thermique dans toutes les couches constitutives du matériau composite dans lequel elle est intégrée, ces couches se rétractent et se déforment, entraînant la déformation du matériau composite.

Il est également possible de faire traverser les nanotubes 44 par un flux de gaz chaud, favorisant ainsi une augmentation de température par conduction thermique et une dilatation des couches constitutives du matériau composite.

En outre, du fait même de la constitution des nanotubes 44 en un matériau conducteur de l'électricité, il est possible d'utiliser ces nanotubes 44 alternativement pour la réfrigération par traversée de gaz réfrigérant et pour le chauffage par alimentation électrique desdits nanotubes 44, après arrêt de l'alimentation en gaz réfrigéré.

Ainsi, la variation de température que subit chaque couche active induit un gradient de température par effet de conduction thermique dans toutes les couches du matériau composite. Ces couches se dilatent positivement ou négativement, suivant le type de variation de température, c'est-à- dire suivant qu'il s'agisse d'une augmentation ou d'une diminution de la température, et donc d'un échauffement ou d'un refroidissement.

Il est donc possible de réaliser une augmentation de la température sur une couche active 2, 2', ... et une diminution de la température sur une autre couche active 2, 2', ..., de manière à réaliser une déformation dans deux directions ou encore de manière à mieux contrôler la déformation, voir à annuler, en fonction des besoins, une première déformation.

Selon une caractéristique de l'invention, les couches inactives 4, 7, ... destinées à subir une variation de température par chauffage peuvent être des couches en matériau synthétique renfermant des promoteurs de chauffe sous forme de charges conductrices thermiques. De cette façon, la conduction thermique à travers les couches actives 4, 7, .

est favorisée, entraînant leur dilatation, et donc la déformation du matériau composite 1, 5, ......DTD: De manière préférée, le matériau composite 1, 5, ... peut être constitué par une couche active 2, 2', ... et par plusieurs couches inactives 4, 7, ... disposées de telle sorte qu'elles forment un matériau composite sandwich.

Suivant la déformation souhaitée, les couches inactives 4, 7, ... peuvent présenter des caractéristiques de dilation différentes. En outre, il est également possible de jouer sur la disposition et l'épaisseur desdites couches inactives 4, 7, ..., l'une par rapport à l'autre, mais également par rapport à la ou aux couches actives 2, 2', ....

Ainsi, et selon une caractéristique de l'invention, les couches inactives 4, 7, ... peuvent être disposées en strates présentant des caractéristiques de dilatations différentes.

Pour obtenir une meilleure maîtrise de la régulation de la déformation ou pour augmenter la capacité du matériau composite à se déformer, on peut également prévoir d'intégrer plusieurs couches actives 2, 2', ... dans ledit matériau composite 1, 5, .... Ces dernières peuvent être disposées dans le matériau composite 1, 5, ... en fonction de la déformation souhaitée. Ainsi, dans le cas où l'on souhaite une réversibilité de la déformation engendrée, on peut intégrer dans le matériau composite 1, 5, .

deux couches actives 2, 2', ... agissant dans deux sens opposés...DTD: Selon une caractéristique de l'invention, le matériau composite 1, 5, ... peut être constitué par plusieurs couches actives 2, 2', ... et par plusieurs couches inactives 4, 7, ... disposées en alternance, les faces externes du matériau composite 1, 5, ... étant constituées par des couches actives 2, 2', ....

Le matériau composite 1, 5, ... peut également être constitué par plusieurs couches actives 2, 2', ... et par plusieurs couches inactives 4, 35 7, ... disposées en alternance, les faces externes du matériau composite 1, 5, étant constituées par des couches inactives 4, 7, ....

Le matériau composite peut encore être constitué par plusieurs couches actives 2, 2', ... et par plusieurs couches inactives 4, 7, ... disposées en alternance, l'une des faces externes du matériau composite 1, 5, ... étant constituée par une couche active 2, 2', ... et l'autre face externe dudit matériau composite 1, 5, ... étant constituée par une couche inactive 4, 7, ....

Afin de limiter les phénomènes de rupture et de cisaillement entre les différentes couches, et de manière caractéristique, les couches inactives 4, 7, ... et les couches actives 2, 2', ... peuvent présenter des caractéristiques thermomécaniques et/ou de liaison proches pour favoriser et réaliser une parfaite liaison entre lesdites couches 2, 2', ..., 4, 7,

. et garantir que cette liaison reste solide et durable...DTD: Toutefois, pour certaines applications, notamment lors de la réalisation de matériaux composites 1, 5, ... multicouches et multimatériaux, lesdites caractéristiques thermomécaniques des différentes couches 2, 2',

...DTD: et 4, 7, ... peuvent être plus éloignées. Dans ce cas, ces différences peuvent être prises en compte lors de la conception des matériaux composites 1, 5, ..., en particulier lors de des calculs précités, de manière à réaliser un matériau composite présentant la meilleure efficacité possible.

Selon une variante de réalisation de l'invention, au moins une couche active 2, 2', ... conductrice d'électricité peut être constituée par une seule phase, à savoir par un polymère intrinsèquement conducteur. Ainsi, le polymère intrinsèquement conducteur constituant la ou les couches actives 2, 2', ... conductrices d'électricité peut être choisi parmi le groupe constitué par le polyacéthylène, la polyaniline, le polyphénylène, le polypyrrole ou un de leurs dérivés.

Selon une deuxième variante, la ou les couches actives 2, 2', ... conductrices d'électricité peuvent être constituées par deux phases, à savoir un polymère, dans lequel ont été insérées des charges et/ou fibres conductrices d'électricité. Ce polymère peut être, par exemple, thermoplastique ou thermodurcissable.

Ces charges et/ou fibres conductrices d'électricité peuvent être réparties de façon uniforme dans le polymère, de manière à former un polymère conducteur d'électricité dont la conductivité dépend essentiellement de la nature et de la teneur en volume ou en masse des charges et/ou fibres conductrices d'électricité.

En variante, ces charges et/ou fibres conductrices d'électricité peuvent être réparties de façon non uniforme dans le polymère, de manière - 12 - à réaliser des zones de déformations prédéterminées dans ledit matériau composite 1, 5, ....

La ou les couches actives 2, 2', ... sont insérées dans le matériau composite 1, 5, ... lors de la fabrication de ce dernier, de sorte qu'elles y sont parfaitement intégrées.

L'invention prévoit que lesdites charges et/ou fibres conductrices d'électricité peuvent être choisies parmi le groupe constitué par le noir de carbone, les fibres de carbone, les fibres, paillettes et écailles métalliques et d'aluminium, les fibres de verres ou d'aramide métallisées.

De manière caractéristique, la ou les couches inactives 4, 7, ... peuvent, en outre, être renforcées par des composants choisis parmi les fibres de verre, de carbone et d'aramide. On forme ainsi un matériau composite 1, 5,

. multicouche et multimatériau. Le matériau composite 1, 5, ..., selon l'invention peut également comprendre des couches contenant des fibres de renfort métalliques. De manière avantageuse, les fibres de renfort peuvent être enduites de résine, préférentiellement de résine époxyde, de sorte que lesdites fibres soient reliées entre elles. L'avantage de la résine époxyde est qu'elle est électriquement isolante et qu'elle possède de bonne caractéristiques mécaniques pour une application dans le cadre du matériau composite 1, 5, ... selon l'invention...DTD: Dans le cas où l'on insère des couches de renfort métalliques, et où la ou les couches actives 2, 2', ... sont conductrices électriquement et reliées à une source électrique, il est avantageux que le matériau composite 1, 5, ..., devenu conducteur électrique, puisse comprendre au moins une couche isolante électriquement intercalée entre la ou les couches actives et la ou les couches inactives. De cette façon, on isole électriquement la couche active 2, 2', ... de toutes les autres couches, pour que seule ladite couche active 2, 2', ... réagisse à la charge électrique destinée à activer la déformation dudit matériau composite 1, 5, .... De préférence, on choisira une couche de polymère ou de composite électriquement isolant, dont l'allongement à la rupture est plus important que celui des autres couches 2, 2', ... et 4, 7, ..., de manière à ne pas provoquer d'amorce de rupture aux interfaces des couches concernées.

De même, pour isoler électriquement le matériau de son environnementextérieur, le matériau composite 1, 5, ... peut comprendre au moins une couche isolante électriquement, revêtant au moins une de ses surfaces.

- 13 - Selon une caractéristique de l'invention, au moins une couche isolante thermiquement peut être disposée sur au moins l'une des surfaces du matériau composite 1, 5, .... De cette manière, lorsque ledit matériau composite 1, 5, ... est soumis à des phénomènes de conduction ou de déperdition thermique lors de son utilisation, phénomènes susceptibles de modifier le gradient thermique au sein dudit matériau composite 1, 5, ... et, par conséquent, de générer des déformations non désirées, ces déformations non souhaitées et prévues sont évitées et les déformations prévues sont préservées. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse lors des utilisations de tels matériaux composites 1, 5, ... dans des endroits où la température est susceptible de varier fortement.

De manière caractéristique et selon le type de déformation souhaitée, la ou les couches actives 2, 2', ... peuvent être disposées sur toute la surface du matériau composite 1, 5, .... En variante, la ou les couches actives 2, 2', ... peuvent être disposées localement sur la surface du matériau composite 1, 5, .... De cette manière, on peut disposer d'un matériau composite 1, 5, ... se déformant sur toute sa surface ou localement.

De manière équivalente, et selon une autre caractéristique de l'invention, la ou les couches inactives 4, 7, ... peuvent être disposées sur toute la surface du matériau composite 1, 5, .... En variante, la ou les couches inactives 4, 7, ... peuvent être disposées localement sur la surface du matériau composite 1, 5, .... La disposition des couches inactives 4, 7, ... a également une influence sur la déformation du matériau composite 1, 5, .... En effet, aux endroits où il n'y a pas de couche inactive, c'est-à-dire aux endroits où il n'y a pas de promoteurs de chauffe, il n'y a pas de dilatation de la couche inactive 4, 7, ..., et donc pas de déformation du matériau composite 1, 5, .... On arrive ainsi à réaliser un matériau composite 1, 5, ... présentant des zones de déformation ciblées, à la fois grâce à la disposition des couches actives 2, 2', ... et des couches inactives 4, 7, ....

Avantageusement, la connexion de la ou des couches actives 2, 2', ... à la source électrique 3 peut être réalisée par des électrodes sous forme de tresses métalliques ou de fils de cuivre qui permettent d'élever la température par effet Joule. Bien entendu, la puissance électrique nécessaire à la déformation dépend de la conductivité de la couche active 2, 2', ....

De préférence, la source électrique 3 à puissance réglable peut être commandée par un système de commande du type potentiomètre ou variateur de tension permettant de régler la tension appliquée à ou aux - 14 - couches actives 2, 2', ... en fonction de la déformation désirée du matériau composite 1, 5, ....

L'invention prévoit également que le matériau composite 1, 5, ... peut être relié à un système de commande automatique prenant en compte les données programmées et des données externes mesurées, telles que la température et le déplacement et agencé pour réguler la déformation du matériau composite 1, 5, .... Ainsi, dans le cas où le matériau se trouve, par exemple, dans un environnement dans lequel la température s'élève, ledit système à commande automatique tient compte de cette élévation de température pour déterminer la valeur de tension à appliquer au niveau de la ou des couches actives.

La figure 3 des dessins annexés représente une vue en coupe d'un premier exemple de réalisation d'un matériau composite selon l'invention. Dans cet exemple, le matériau composite 5 multicouche, obtenu par moulage, est constitué par quatre couches, une couche active 6 et trois couches inactives 7, 8 et 9.

La couche 7 est la couche dite d'aspect, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une couche visible lors de l'utilisation du matériau composite 5. Elle peut être appliquée soit avant le moulage, sous la forme d'un revêtement du type gel-coat , soit après le moulage, sous la forme d'un revêtement du type peinture ou top-coat . Dans cet exemple, elle présente une épaisseur de 300 m. La couche 8 est, quant à elle, constituée par un mélange de mat de verre de 200 g/m2 et par de la résine thermodurcissable à raison de 50 à 80 % en poids. La couche active 6 est une couche présentant une épaisseur de 700 m et est conductrice d'électricité et constituée de résine thermodurcissable de nature voisine des couches 7 et 8, dans laquelle ont été introduits et homogénéisés de 15 à 25 % en poids de fibres de carbone courtes revêtues d'une fine couche de nickel pour obtenir une résistivité superficielle d'au moins 15 Ohm.m/m. Cette couche active 6 a été appliquée manuellement par stratification sur la couche précédente. Avant la polymérisation de la résine constitutive de cette couche, des électrodes 3', destinées à la connexion ultérieure à un système d'alimentation électrique, ont été positionnées dans ladite couche 6.

La couche inactive 9 suivante est stratifiée sur la couche active précédente 6 et son épaisseur est de 1,4 mm. Elle est formée par un mélange de fibres de verre et de résine thermodurcissable selon une proportion - 15 - d'environ 20 à 50% de fibres de verres et donc 80 à 50 % de résine thermodurcissable. Les couches 8 et 9 sont, en fait, des couches de renfort.

La couche active 6 fait partie intégrante du matériau composite 5 et n'engendre pas de contraintes et de risques d'amorces de rupture durant son utilisation.

Les différentes couches présentent une longueur d'environ 1 000 mm et une largeur d'environ 300 mm. Le tableau 1 récapitule les propriétés thermomécaniques intrinsèques des couches active 6 et inactives 7, 8 et 9 utilisées dans cet exemple de réalisation d'un matériau composite selon l'invention.

Couche Module Coeffi- Epaisseur Module Coefficient de n d'Young cient de e de la de dilatation a (en Mpa) Poisson v couche Coulomb (en 10-6 C-1) (en mm) Gxy Ex Ey (en Mpa) ax ay 7 3 000 3 000 0,3 0,3 1 154 100 100 8 8 000 8 000 0,3 0,5 3 077 40 40 6 9 000 9 000 0,29 0,7 3 488 30 30 9 8 000 8 000 0,3 1,4 3 077 40 40 Tableau 1: Caractéristiques thermomécaniques des couches de la figure 3 Dans cet exemple, on a étudié les déformations du matériau composite 5 lorsque ses extrémités reposent sur des appuis et que la couche active 6 est soumise à un échauffement. L'expérience est réalisée avec un échauffement du type élévation de la température AT de la couche active 6 et donc également des couches inactives 7, 8 et 9 par conduction thermique. On remarque que ladite variation de température AT est homogène dans tout le matériau 5, car il présente une faible épaisseur et car la conductivité thermique de ses matériaux constitutifs est homogène.

On obtient les résultats consignés dans le tableau 2 suivant. Dans ce tableau on a reporté la flèche f au centre du matériau composite 5, la déformations en tension de la couche extrême 9, dans le sens de la longueur du matériau composite 5, et la force F qu'il serait nécessaire d'appliquer au centre dudit matériau composite 5 pour obtenir la même flèche f.

2867102 -16- Elévation de Flèche f au Allongement Force F température centre maximums dû à la correspondant à une de la couche (en mm) déformation même déformation active 6 (en 10"4) (en N) (en C) 4,6 0,537 1,05 9,3 1,04 2,09 13,9 1,61 3,14 23,2 2,68 5,24 Tableau 2: Déformations du matériau composite 5 A titre indicatif, l'allongement correspond au rapport de la longueur de l'élément considéré sous l'effet d'une contrainte mécanique sur la longueur initiale dudit élément.

A la lecture du tableau 2, on remarque que les températures nécessaires à une déformation importante du matériau composite 5, sont relativement faibles. On a bien sûr choisi des matériaux présentant des caractéristiques thermomécaniques telles que les déformations des couches extrêmes (ces couches étant les couches les plus sollicitées lors de la déformation), engendrées par l'augmentation de la chaleur de la couche active, sont inférieures à leur niveau critique de rupture respectif, qui est voisin de 2.10-2 dans cet exemple, l'idéal étant, bien sûr, de réaliser une grande déformation pour un allongement maîtrisé et limité.

Le gradient de température n'est, toutefois, pas toujours uniforme dans le matériau. En effet, il dépend fortement des épaisseurs, de la conductivité de chaque couche, ainsi que de l'emplacement des couches les unes par rapport aux autres. Cela est le cas dans le deuxième exemple de réalisation d'un matériau composite 5' selon l'invention, représenté à la figure 4 et constitué par des couches 6', 7', 8' et 9', la couche active étant la couche 6', dont les caractéristiques thermomécaniques sont données dans le tableau 3: Couche Module Coeffi- Epaisseur Module Coefficient de n d'Young cient de e de la de dilatation a (en Mpa) Poisson v couche Coulomb (en 10-6 C-1) (en mm) Gxy Ex Ey (en Mpa) ax ay 6' 27000 5900 0,35 0,1 1880 8 65 7' 11850 11850 0,33 1,9 4460 26,4 26,4 8' 23340 23340 0,14 1,3 3860 15,5 15,5 9' 35750 12663 0,3 0,8 3860 8,9 38 Tableau 3: Caractéristiques thermomécaniques des couches de la figure 4 Dans cet exemple, la température est maximale dans la couche active 6' et décroît dans les autres couches 7', 8', 9'. On obtient donc un gradient de température non uniforme, la valeur de la température étant maximale au niveau de la couche extrême active 6' et décroissante proportionnellement à l'épaisseur e, selon l'équation simplifiée suivante: e e(k-l) Tk = xTm [8] e avec: Tm: température maximale en C e: épaisseur du matériau composite en mm e(k) : épaisseur de la couche considérée en mm T(k) : température de la couche considérée en C Ainsi, par exemple, pour une élévation de la température de 55 C de la couche active 6', la couche 7' subit une augmentation de température de l'ordre de 47 C, la couche 8' de 40 C et la couche 9' de 37 C.

Le tableau 4 donne les déformations obtenues avec ce matériau composite 5'.

Elévation de Flèche au Allongement Force F température centre en mm maximum dû à la correspondante à une de la couche (en mm) déformation même déformation active (en C) (en 10-4) (en N) 10,1 1,3 17,5 20,9 4,5 36 32,3 8,2 55 Tableau 4: Déformations du matériau composite 5' On voit ici un des avantages de la présente invention qui est qu'une faible élévation de la température de la couche active permet de réaliser une déformation équivalente à l'application d'une force relativement élevée.

La figure 5 représente un troisième exemple de matériau composite 10 selon l'invention, dont la structure est dite sandwich et qui est constitué par neuf couches 11 à 19, dont les caractéristiques thermomécaniques sont données dans le tableau 5 suivant. Les couches 11 à 14 correspondent respectivement aux couches 7, 8, 6 et 9 du matériau composite 5 du premier exemple de réalisation de l'invention représenté à la figure 3 et les couches 16, 17, 18 et 19 correspondent respectivement aux couches 14, 13, 12 et 11. Ainsi, le matériau composite présente deux couches actives 13 et 17. Les couches extrêmes 11 et 19 sont des couches dites d'aspect. La couche 15 est constituée par de la mousse obtenue par expansion à chaud du polychlorure de vinyle, dont la masse volumique apparente est de 50 kg/m3. Les caractéristiques des différentes couches 11 à 19 sont données dans le tableau 5 qui suit.

Couche Module Coeffi- Epaisseur Module Coefficient de n d'Young cient de de la de dilatation a en (en Mpa) Poisson v couche Coulomb (10"6 C-1) (en mm) Gxy (en Mpa) Ex Ey ax ay 11 3 000 3 000 0,3 0,3 1 154 100 100 12 8 000 8 000 0,3 0,5 3 077 40 40 13 9 000 9 000 0,29 0,7 3 488 30 30 14 8 000 8 000 0,3 1,4 3 077 40 40 30 30 0,4 20 11 100 100 16 8 000 8 000 0,3 1,4 3 077 40 40 17 9 000 9 000 0,29 0,7 3 488 30 30 18 8 000 8 000 0,3 0,5 3 077 40 40 19 3 000 3 000 0,3 0,3 1 154 100 100 Tableau 5: Caractéristiques thermomécaniques des couches du matériau composite 10 de la figure 5 Les caractéristiques des couches actives 13 et 17 sont choisies de telle sorte que lesdites couches n'engendrent pas de contraintes et de risques d'amorces de rupture lors de l'utilisation du matériau composite 10.

Les déformations obtenues avec ce matériau composite 10 sont donnés dans le tableau 6 et correspondent au cas où une seule couche active subit une variation de température AT.

AT Flèche au Allongement Force F (en C) centre en mm maximum s dû à la correspondante à une (en mm) déformation même déformation (en 10-4) (en N) 1,9 2 70 3,9 4 140 5,8 6 210 9,7 10 350 Tableau 6: Déformations du matériau composite 10 Les valeurs de la flèche f au centre sont en fait des valeurs absolues. En effet, l'orientation de la flèche dépend de la couche active qui est sollicitée. Par contre, quelle que soit la couche active 13 ou 17 sollicitée, la force F reste identique, ainsi que l'allongement s. Ainsi, si l'on applique la même variation de température simultanément aux deux couches actives, l'effet s'annule, il ne se produit pas de flèche, par contre, on assiste à un allongement s dû à la déformation.

De la même manière, on peut réaliser une plus grande déformation d'un matériau du type du matériau composite 10, c'est-à-dire une plus grande flèche f en appliquant des variations de température opposées mais présentant des valeurs absolue identiques simultanément aux deux couches actives.

En étudiant le tableau 6, on remarque que les déformations sont inférieures aux déformations obtenues avec le matériau composite 5 du premier exemple. Ceci peut s'expliquer par le fait que la rigidité du matériau composite 10 est plus forte que celle du matériau composite 5.

Ceci explique également le fait que les valeurs de la force F soient aussi plus importantes. Ce matériau composite 10 peut donc être plus particulièrement utilisé en tant qu'actionneur, du fait qu'il est plus rigide que le matériau 5, il est donc plus résistant et se déforme moins facilement.

- 20 - Ici, à nouveau, les déformations des couches extrêmes 11 et 19 sont inférieures à leur niveau critique de rupture, qui est voisin de 2.10-2.

La figure 6 des dessins annexés représente un autre exemple de matériau composite 20 multicouche et multimatériau, constitué par les couches 21 à 26. Les couches 21 et 25 sont des couches de renfort constituées par des tissus équilibrés de fibres de carbone, la couche active 23 présente la même constitution que dans les exemples précédents, les couches 22 et 24 sont intercalées entre la couche active 23 et les couches 21 et 25 présentant des fibres de carbone afin d'isoler électriquement la couche active 23 desdites couches 21 et 25, et, enfin, la couche 26, extrême, est une feuille d'aluminium.

Les fibres de carbone sont enduites de résine époxyde. La feuille d'aluminium 26 est collée après dégraissage, séchage et anodisation de la surface, et après polymérisation de la résine époxyde de la couche 25.

L'empilage des couches 21 à 26 et leurs propriétés sont décrites dans le tableau 7. Les déformations obtenues par ce matériau composite 20 sont données dans le tableau 7.

Couche Module d'Young Coeffi- Epaisseur Module Coefficient n en Mpa cient de de la de de dilatation Poisson v couche Coulomb a (en mm) Gxy (en 10-6 C-I) Ex Ey (en Mpa) ax ay 21 60 000 60 000 0,22 0,6 24 690 5 5 22 12 000 12 000 0,26 0,1 4 762 15 15 23 9 000 9 000 0,29 0,7 3 488 30 30 24 12 000 12 000 0,26 0,1 4 762 15 15 60 000 60 000 0,22 1 24 690 5 5 26 70 000 70 000 0,3 0,5 26 923 20 20 Tableau 7: Caractéristiques thermomécaniques des couches du matériau 20 composite 20 de la figure 6 2867102 -21 - AT Flèche au Allongement Force F (en C) centre en mm maximum s dû à la correspondante à une (en mm) déformation même déformation (en 10-4) (en N) -8,7 1,05 -13 -18,5 2,1 -26 -26,3 3,1 -39 -44 5,2 -67 Tableau 8: Déformations du matériau composite 20 On observe que, dans cet exemple, les températures nécessaires à une déformation importante du matériau composite 20 sont plus élevées que dans les exemples précédents.

A nouveau, les valeurs de la force F sont importantes, ce qui permet d'envisager l'utilisation d'un tel matériau composite 20 en tant qu' actionneur.

En outre, on constate que la déformation se fait dans le sens inverse à celui des déformations obtenues pour les matériaux composites 5 et 10 précédents. Cela est dû au fait que la feuille d'aluminium 26 est la couche qui se dilate le plus fortement du fait que son coefficient de dilatation et son module d'Young sont élevés.

Sur les figures 8 et 9 des dessins annexés est représenté un exemple d'application de la présente invention pour un matériau composite 27 de faible épaisseur, appuyé sur deux appuis simples, dont on veut contrecarrer la déformation lorsqu'il est soumis à ce dernier un effort F appliqué en son centre.

Le matériau composite 27, représenté à la figure 7, est constitué par neuf couches 28 à 36 présentant une longueur de 1 000 mm et une largeur de 300 mm et dont les caractéristiques sont citées dans le tableau 9 qui suit, les couches actives étant les couches 30 et 34.

2867102 -22- Couche Module Coeffi- Epaisseur Module Coefficient n d'Young cient de e de la de de dilatation (en Mpa) Poisson v couche Coulomb a (en mm) Gxy (en 10-6 C-1) Ex Ey (en Mpa) ax ay 28 3 000 3 000 0,3 0,3 1 154 100 100 29 8 000 8 000 0,3 0,5 3 077 40 40 9 000 9 000 0,29 0,7 3 488 30 30 31 8 000 8 000 0,3 1,4 3 077 40 40 32 30 30 0,4 20 11 100 100 33 8 000 8 000 0,3 1,4 3 077 40 40 34 9 000 9 000 0,29 0,7 3 488 30 30 8 000 8 000 0,3 0,5 3 077 40 40 36 3 000 3 000 0,3 0,3 1 154 100 100 Tableau 9: Caractéristiques thermomécaniques des couches du matériau composite 27 de la figure 7 La composition des couches est la suivante: Couches 28 et 36: Gel-coat époxyde Couches 29 et 35: Mat 200 g/m2 - Résine époxyde (30/70) Couches 30 et 34: Résine époxyde - Carbone revêtu nickel (20/80) Couches 31 et 33: Mat 800 g/m2 - Résine époxyde (30/70) Couche 32: Matériau d'âme en non tissé polyester - résine époxyde (5/95) Les couches actives 30 et 34 sont connectées à une source électrique 3 basse tension dont la résistance, mesurée au moyen d'un ohmmètre, est de 5 ohms. Le matériau composite 27 est disposé sur deux appuis distants de 1 000 mm et une charge F de 200 N est appliquée en son centre.

En référence aux figures 8 et 9, l'installation comprend un capteur de déplacement et/ou déformation 37, un calculateur 38, un dispositif d'interface 39, et un dispositif d'adaptation des signaux 40. Le capteur de déplacement et/ou déformation 37 mesure le déplacement et/ou la déformation du matériau composite 27. Le calculateur 38 compare en temps réel la valeur de la déformation ou du déplacement du matériau composite 27 avec une valeur de consigne prédéterminée. Le dispositif d'interface 39 assure les échanges d'information entre le calculateur 38 et le dispositif d'adaptation des signaux 40 relié à la source électrique 3.

- 23 - Sous l'action de la sollicitation extérieure F, le matériau composite 27 se déforme et présente une flèche f telle que celle schématisée sur la figure 8. Ici, la valeur de ladite flèche est égale à 25 mm. Le capteur de déplacement et/ou déformation 37 détecte cette déformation et fournit l'information au calculateur 38 qui la compare avec la valeur de consigne. Ensuite, en fonction du résultat de cette comparaison, le dispositif d'adaptation des signaux 40, par l'intermédiaire du dispositif d'interface 39, commande l'application ou la non application d'un courant électrique, ainsi que son intensité pour activer une ou les couches actives du matériau composite 27, de sorte que ce dernier revient dans sa position non chargée. En effet, le matériau composite 27 doit, pour annuler la déformation due à l'application de la force F, se déformer dans la direction opposée de la flèche f. Or, comme les couches actives, lorsqu'elles sont sollicitées, entraînent chacune une déformation du matériau composite 27 en sens opposé, on peut prévoir que l'installation choisit la couche active à solliciter en l'occurrence.

Ici, la source électrique est commandée pour délivrer une tension de consigne de 40 V aux couches actives 30 et 34. Ces dernières agissent donc en tant qu'actionneurs qui chauffent les couches inactives dont la dilatation a pour effet une contre-réaction du matériau composite 27 destinée à faire diminuer ou annuler la flèche engendrée par l'application de la charge F, comme le montre la figure 9. L'asservissement, en boucle ouverte ou en boucle fermée, de la tension permet de corriger les déformations en temps réel, au moyen d'un système automatique.

La contre-réaction est produite par les couches supérieures du matériau composite 27 qui sont comprimées sous la charge. Lors de l'échauffement ou du refroidissement des couches actives 30 et 34, les couches supérieures se dilatent ou se rétractent compensant les déformations initiales dues à la charge. Ainsi, et de la même manière, une flèche de + 25 mm peut être annulée par l'activation des couches actives agissant en sens contraire.

Grâce à l'invention, les déformations liées à l'application de charges ou contraintes peuvent donc être annulées. On arrive donc à réaliser un retour du matériau composite dans sa position d'origine, même lorsqu'il est sous contrainte. Cet exemple d'application permet d'envisager la conception et l'utilisation de matériaux composites présentant une structure - 24 - simple et à moindre coût de revient et dont les performances sont optimisées et prévisibles.

Les applications d'un matériau composite 1, 5, ... selon l'invention sont nombreuses. En effet, ce matériau composite 1,5, ... peut être utilisé tant pour provoquer une déformation que pour réduire une déformation.

Les figures 10A et 10B représentent une porte de garage 42, montée coulissante dans des rails 43, dans laquelle est intégré, sous forme de peau 41, un matériau composite selon l'invention. Dans cet exemple d'application, le matériau composite 41 est destiné à contrer les déformations de la porte 42 lors d'une forte augmentation de la chaleur extérieure. La figure 10A représente la porte de garage 42 lorsqu'elle se dilate sous l'effet de la température extérieure et la figure 10B représente la porte de garage 42 lors de l'activation de la couche active ou peau 41. Ici, l'intégration du matériau composite 41 permet d'annuler la déformation de la porte de garage 42 lorsque la température extérieure est très élevée.

A titre de nouvel exemple d'application de la présente invention, on peut prévoir l'utilisation d'un matériau composite 1, 5, ... à déformation contrôlée selon l'invention en tant que matériau de garnissage extérieur des véhicules de transports, dont la déformation est destinée à contrecarrer les déformations dues à la résistance de l'air lors de la marche des véhicules.

On peut également prévoir un usage pour contrôler une déformation ou pour améliorer les caractéristiques mécaniques d'une structure de telle sorte qu'elle soit en mesure de supporter des efforts plus importants.

Dans le cas, où l'on implante un tel matériau composite 1, 5, ... pour provoquer une déformation, on peut l'utiliser en tant qu'actionneur, par exemple dans un système de commande automatique.

Le matériau composite conforme à l'invention peut encore être utilisé en tant que dispositif de retenue et de maintien d'un corps destiné, par exemple, à être assemblé à un deuxième corps. Dans ce cas, le matériau composite selon l'invention maintient le premier corps lors de son assemblage au deuxième corps. En effet, au lieu d'utiliser des moyens tels que les étaux, vis, etc..., on peut prévoir un matériau composite qui, lorsqu'il est activé ou désactivé par l'intermédiaire de sa couche active, se dilate et peut coopérer par forme avec le premier corps, l'activation la - 25 - désactivation de sa ou de ses couches actives ayant pour effet de réaliser un serrage en position de montage. Un tel serrage peut aussi bien être effectué par l'intermédiaire d'une pièce mâle s'expansant, lorsqu'elle est inactivée, que d'une pièce femelle, se rétractant lorsqu'elle est inactivée.

Le matériau composite conforme à l'invention peut également être appliqué sous forme de dispositif d'assemblage par pincement ou par dilatation, un tel dispositif pouvant être relié à une source électrique de courant en continu ou par l'intermédiaire d'une connexion temporaire.

Enfin, il est également possible de mettre en oeuvre les caractéristiques de la présente invention pour modifier la rigidité d'un matériau par action sur les moments d'inertie et dons sur les fréquences propres, de telle sorte qu'on peut aboutir à une atténuation des vibrations.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (33)

- 26 - REVENDICATIONS

1. Matériau composite à déformation continue et contrôlée, caractérisé en ce qu'il est constitué par au moins une couche active (2, 2', 6, 6', 13, 17, 23, 30, 34) reliée à au moins une source (3,3') générant une variation de température réglable et par au moins une autre couche inactive (4, 7, 7', 8, 8', 9, 9', 11, 12, 14, 15, 16, 18, 19, 21, 22, 24, 25, 26, 28, 29, 31, 32, 33, 35, 36) en un matériau conducteur thermique, ces couches (2, 2', ..., et 4, 7, ...) étant assemblées entre elles et disposées de telle manière que la ou les couches actives (2, 2', ...), lorsqu'elles sont soumises à une variation de température, induisent, par conduction thermique, une variation de température dans la ou les couches inactives (4, 7, ...), lesdites couches actives et inactives (2, 2', ..., et 4, 7, ...) restant parfaitement solidaires entre elles et le matériau composite (1, 5, 5', 10, 20, 27, 41) subissant une déformation de direction et d'amplitude prédéterminées, proportionnelle à la variation de température appliquée à la ou aux couches actives (2, 2', ...) et due au différentiel de déformation entre ses couches constitutives (2, 2', et 4, 7, ...).

2. Matériau composite, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source générant une variation de température (3) réglable est une source de chauffage.

3. Matériau composite, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source générant une variation de température (3') réglable est une source de refroidissement.

4. Matériau composite, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une source de chauffage générant une variation de température réglable (3) et au moins une source de refroidissement générant une variation de température (3') réglable.

5. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que l'une au moins des couches actives (2, 2', ...) est conductrice d'électricité et reliée à une source (3) électrique à puissance réglable et en ce que la ou les couches inactives (4, 7, ...) sont en un matériau non conducteur électrique mais conducteur thermique.

6. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 2, 4 et 5, caractérisé en ce que les couches inactives (4, 7,...) - 27 destinées à subir une variation de température par chauffage sont des couches en matériau synthétique renfermant des promoteurs de chauffe sous forme de charges conductrices thermiques.

7. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est constitué par une couche active (2, 2', ...) et par plusieurs couches inactives (4, 7, ...) disposées de telle manière qu'elles forment un matériau composite sandwich.

8. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les couches inactives (4, 7, ...) présentent des caractéristiques de dilation différentes.

9. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les couches inactives (4, 7, ...) sont disposées en strates présentant des caractéristiques de dilatations différentes.

10. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 8 et 9, caractérisé en ce qu'il est constitué par plusieurs couches actives (2, 2', ...) et par plusieurs couches inactives (4, 7, ...) disposées en alternance, les faces externes du matériau composite (1, 5, .

) étant constituées par des couches actives (2, 2', ...)...CLMF:

11. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 8 et 9, caractérisé en ce qu'il est constitué par plusieurs couches actives (2, 2', ...) et par plusieurs couches inactives (4, 7, ...) disposées en alternance, les faces externes du matériau composite (1, 5, .

) étant constituées par des couches inactives (4, 7, ...)...CLMF:

12. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 8 et 9, caractérisé en ce qu'il est constitué par plusieurs couches actives (2, 2', ...) et par plusieurs couches inactives (4, 7, ...) disposées en alternance, l'une des faces externes du matériau composite (1, 5, ... ) étant constituée par une couche active (2, 2', ...) et l'autre face externe dudit matériau composite (1, 5, ...) étant constituée par une couche inactive (4, 7, ...).

13. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les couches inactives (4, 7, ...) et les couches actives (2, 2', ...) présentent des caractéristiques thermo- mécaniques et/ou de liaison proches, de manière à réaliser une parfaite liaison entre lesdites couches (2, 2', ..., et 4, 7, ...).

- 28 -

14. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 5 à 13, caractérisé en ce qu'au moins une couche active (2, 2', ...) conductrice d'électricité est constituée par une seule phase, à savoir par un polymère intrinsèquement conducteur.

15. Matériau composite, selon la revendication 14, caractérisé en ce que le polymère intrinsèquement conducteur constituant la ou les couches actives (2, 2', ...) conductrices d'électricité est choisi parmi le groupe constitué par le polyacéthylène, la polyaniline, le polyphénylène, le polypyrrole ou un de leurs dérivés.

16. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 5 à 15, caractérisé en ce que la ou les couches actives (2, 2', ...) conductrices d'électricité sont constituées par deux phases, à savoir un polymère, dans lequel ont été insérées des charges et/ou fibres conductrices d'électricité.

17. Matériau composite, selon la revendication 16, caractérisé en ce que les charges et/ou fibres conductrices d'électricité sont réparties de façon uniforme dans le polymère.

18. Matériau composite, selon la revendication 16, caractérisé en ce que les charges et/ou fibres conductrices d'électricité sont réparties de façon non uniforme dans le polymère de manière à réaliser des zones de déformations prédéterminées dans ledit matériau composite (1, 5, ...).

19. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que lesdites charges et/ou fibres conductrices d'électricité sont choisies parmi le groupe constitué par le noir de carbone, les fibres de carbone, les fibres, paillettes et écailles métalliques et d'aluminium, les fibres de verres ou d'aramide métalisées.

20. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que la ou les couches inactives (4, 7, ...) sont renforcées par des composants choisis parmi les fibres de verre, de carbone et d'aramide.

21. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'il comprend des couches contenant des fibres de renfort métalliques.

22. Matériau composite, selon l'une quelconque des 35 revendications 20 et 21, caractérisé en ce que les fibres de renfort sont enduites de résine.

- 29 -

23. Matériau composite, selon la revendication 22, caractérisé en ce que la résine est une résine époxyde.

24. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 5 à 22, pour autant qu'elles se rattachent à la revendication 5, caractérisé ce qu'il comprend au moins une couche isolante électriquement intercalée entre la ou les couches actives et la ou les couches inactives.

25. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une couche isolante électriquement, revêtant au moins une de ses surfaces.

26. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 25, caractérisé en ce qu'au moins une couche isolante thermiquement est disposée sur au moins une de ses surfaces.

27. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, caractérisé en ce que la ou les couches actives (2, 2', ...) sont disposées sur toute la surface du matériau composite (1, 5, ...).

28. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, caractérisé en ce que la ou les couches actives (2, 2', ...) sont disposées localement sur la surface du matériau composite (1, 5, 20...).

29. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 28, caractérisé en ce que la ou les couches inactives (4, 7, ...) sont disposées sur toute la surface du matériau composite (1, 5, ...).

30. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 28, caractérisé en ce que la ou les couches inactives (4, 7, ...) sont disposées localement sur la surface du matériau composite (1, 5, ...).

31. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 5 à 30, pour autant qu'elles se rattachent à la revendication 5, caractérisé en ce que la connexion de la ou des couches actives (2, 2',

.) à la source électrique (3) est réalisée par des électrodes sous forme de tresses métalliques ou de fils de cuivre...CLMF:

32. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 5 à 31, pour autant qu'elles se rattachent à la revendication 5, caractérisé en ce que la source électrique (3) à puissance réglable est commandée par un système de commande du type potentiomètre ou variateur de tension. -30 -

33. Matériau composite, selon l'une quelconque des revendications 1 à 32 caractérisé en ce qu'il est relié à un système de commande automatique prenant en compte les données programmées et des données externes mesurées, telles que la température et le déplacement et agencé pour réguler la déformation du matériau composite (1, 5, ...).