Science : comment protéger les ponts et les fusées spatiales du sel ?
L’hiver recouvre les routes et les ponts de sel qui, mélangé à l’humidité, ronge lentement et inexorablement les structures métalliques. Les scientifiques de l’Institut de physique des matériaux de l’Académie tchèque des Sciences tentent de lutter contre ce phénomène. Dans leurs laboratoires, ils soumettent de l’acier à des contraintes extrêmes, surveillant ses défaillances, et ils développent de nouveaux alliages de métaux conçus pour durer plus longtemps, que ce soit sur les ponts ou dans l’espace.
Jan Klusák de l’Académie des Sciences montre un pulsateur à ultrasons utilisé pour tester la fatigue des matériaux. Un échantillon d’acier est fixé dans une boîte métallique ressemblant à un aquarium, où les scientifiques l’étirent et le compriment à plusieurs reprises jusqu’à ce qu’il se brise.
« Nous soumettons l’échantillon à des cycles de tension et de compression. Cela signifie que nous l’étirons et le comprimons de manière à répéter une fréquence de 20 000 Hz, soit 20 000 fois par seconde », explique Jan Klusák.
Les physiciens disposent de plusieurs échantillons corrodés qu’ils testent. En surveillant attentivement chaque échantillon, les scientifiques peuvent estimer la durée de vie du matériau, par exemple, dans le cas d’un pilier de pont rouillé en fonctionnement normal.
« Nous avons ici trois séries d’aciers à haute résistance. Ils sont utilisés dans les structures de ponts ou de grues. Et si l’on imagine des ponts sur lesquels circulent des voitures, la surface de la route est traitée avec du sel afin qu’elles ne dérapent pas en hiver. Bien sûr, ce sel, combiné à l’humidité, contribue grandement à la corrosion et à la dégradation des structures des ponts. »
Ceci est crucial pour les ponts en acier, qui sont exposés au sel pendant de longues semaines en hiver. Sans salage, il est difficile d’imaginer une conduite sûre dans des conditions de gel.
« L’eau salée a un point de congélation au plus bas, c’est pourquoi on ajoute du sel. Cela empêche l’eau de geler sur la route. »
Fusées spatiales
Les scientifiques de l’Académie des Sciences travaillent également sur d’autres solutions anticorrosion. Ils se rendent dans le centre d’essais, où des échantillons de métal sont soumis à des charges alternées. Cet acier est destiné aux coques des fusées spatiales et aux rampes de lancement. Zdeněk Chlup de l’Institut de physique des matériaux en dit plus :
« Nous avons développé cet appareil dans le cadre d’un projet avec l’Agence spatiale européenne, dans lequel nous nous sommes engagés à mettre au point un matériau entièrement nouveau adapté aux conditions de lancement des fusées spatiales. Celles-ci décollent généralement près de la côte, où l’environnement est salin. »
Les scientifiques ont eux-mêmes développé l’acier testé. Il s’agit d’un nouvel alliage inoxydable contenant des nanoparticules qui augmentent sa résistance, sa ductilité et sa résistance à la corrosion.
Il est ensuite immergé dans la solution pendant 10 minutes puis laissé à l’air libre pendant 50 minutes. Les scientifiques en sont actuellement à la phase de développement du matériau. La prochaine étape consistera à augmenter la production, puis à introduire le matériau dans l’industrie.
Zdeněk Chlup explique aussi en détail pourquoi les métaux sont si sensibles au sel :
« Les métaux sont composés de grains, que l’on peut imaginer comme des petits cristaux, et il existe généralement de nombreux défauts entre ces grains. L’eau salée perturbe les liaisons entre les cristaux et réduit la section transversale porteuse du matériau. »
Les résultats de ces travaux pourraient déboucher sur des structures de ponts plus durables et des engins spatiaux plus légers, avec une consommation de carburant réduite et, par conséquent, une autonomie accrue.
