Révéler la chaleur cachée : Comment FLIR renforce la recherche avancée sur les alliages d'embouts NiTi à l'Université polytechnique de Hong Kong
Les alliages à mémoire de forme (SMA) nickel-titane (NiTi) sont des alliages métalliques uniques qui peuvent être étirés ou pliés à froid, et conserver la forme, uniquement pour revenir à leur forme d’origine lorsqu’ils sont chauffés. Cela rend les ASI NiTi utiles pour un large éventail de dispositifs : implants chirurgicaux, valves anti-tartre, actionneurs motorisés, etc. Étant donné que les SMA réagissent à la chaleur, les chercheurs font confiance aux caméras infrarouges pour mieux comprendre leur comportement.
Le défi : Capturer un comportement thermique non uniforme dans des matériaux complexes
Les ASI NiTi font partie des matériaux les plus prometteurs pour les technologies de réfrigération à semi-conducteurs, grâce à leur remarquable effet élastocalorique (eCE) et leur superélasticité. Cependant, la caractérisation précise de leur comportement thermique, en particulier sous contrainte mécanique, reste un défi complexe.
« Il est bien établi que la température de certains alliages à mémoire de forme spéciale varie sous la contrainte appliquée », explique le Dr Ruien Hu, responsable scientifique chez PolyU. « Nous utilisions auparavant des thermocouples pour mesurer les changements de température, mais leur capacité de mesure à point unique était insuffisante pour capturer la distribution de température non uniforme entre les échantillons, en particulier compte tenu de la nature hétérogène des alliages NiTi. »
Le besoin d'une imagerie thermique haut débit en plein champ
Pour surmonter ces limites, le Dr Hu et son équipe se sont tournés vers FLIR pour une caméra infrarouge adaptée au niveau scientifique. Ils ont choisi la FLIR X8583, une caméra à ondes moyennes et à grande vitesse équipée d’objectifs, de filtres et de logiciels avancés.
« Notre configuration expérimentale implique l’utilisation d’une machine de test de traction pour effectuer des tests de traction et de compression sur les alliages à mémoire de forme », déclare le Dr Hu.
« Simultanément, la caméra FLIR enregistre et analyse les variations de température sous contrainte. Cette capacité est essentielle pour comprendre la réponse élastocalorique. »
La caméra FLIR X8583 offrait l’imagerie thermique haute vitesse 1 280 × 1 024 dont l’équipe avait besoin pour visualiser les distributions de température de surface inhomogènes pendant les cycles de chargement mécanique, offrant ainsi des informations que les capteurs traditionnels ne pouvaient pas fournir.
Caméra FLIR X8583
Découverte scientifique : Inhomogénéité thermique pilotée par microstructure
Dans une étude récente, l’équipe a utilisé la technologie Laser Powder Bed Fusion (LPBF) pour fabriquer des alliages NiTi avec une composition quasi-équiatomique. Ils ont découvert une inhomogénéité significative dans l’effet élastocalorique, avec une différence de température pouvant atteindre 4,2 K sur un seul échantillon.
« L’imagerie infrarouge a révélé que la distribution de la température de surface était inhomogène pendant les effets élasto-cloriques induits par la compression », remarque le Dr Hu. « Cela était principalement dû à la microstructure non uniforme des alliages NiTi fabriqués par LPBF. »
Échantillons en alliage NiTi fabriqués par LPBF
La morphologie de la poudre
L’imagerie thermique de FLIR a capturé les régions rayées à haute et basse température, aidant l’équipe à relier la taille des grains, la densité de luxation et la distribution des précipitations aux performances fonctionnelles du matériau.
Courbe de transformation de phase de la poudre
Témoignage : L'avantage de FLIR dans la recherche
« La haute résolution de la caméra infrarouge FLIR est particulièrement avantageuse pour notre recherche, car nos échantillons sont relativement petits. De plus, la fréquence d'images exceptionnelle de la caméra nous permet de capturer les changements de température rapides avec précision, ce qui est essentiel pour notre analyse. FLIR a considérablement amélioré nos capacités expérimentales, ce qui nous permet de découvrir le comportement thermique intrinsèque de nos échantillons avec plus de détails et de précision », déclare le Dr Hu.
Résultat : Meilleure compréhension et impact scientifique
Grâce aux puissants outils de FLIR, l’équipe de recherche a pu :
- Identifier le rôle de l’inhomogénéité microstructurelle dans la distribution de la température
- Capturez les réponses thermiques sur tout le champ pendant les tests mécaniques cycliques
- Obtenez de nouvelles informations sur la super élasticité et la fatigue fonctionnelle
- Démontrer une récupération de 96,1 % après le premier cycle, preuve d’une excellente super élasticité
Ces résultats contribuent à une initiative de recherche plus large visant à faire progresser les technologies de refroidissement à semi-conducteurs et la conception adaptative des matériaux.
Assistance et exploration future
L’équipe attribue également l’assistance technique de FLIR à son succès :
« Nous avons grandement bénéficié des conseils du représentant de FLIR, M. Liu Yongbo, qui a aidé à résoudre plusieurs défis techniques. Nous sommes impatients de continuer à collaborer et à apporter notre soutien à mesure que nos recherches évoluent. »
Le Dr Hu et son équipe souhaitent également participer à des conférences d’utilisateurs et des forums scientifiques FLIR pour partager des informations et favoriser la collaboration au sein de la communauté de la recherche.
Outils FLIR utilisés
- Caméra FLIR X8583
- Objectif MTR MWIR f/4 3-5 μm
- Research Studio – Édition professionnelle
- Plage d’étalonnage thermographique : -20 oC à 1 500 oC
Conclusion : Détectez l’indétectable avec la FLIR X8583
En permettant une visualisation thermique rapide et en plein champ, la caméra infrarouge à grande vitesse FLIR X8583 est devenue un outil de recherche essentiel chez PolyU. Elle permet aux scientifiques d’explorer la dynamique thermique cachée des matériaux avancés tels que les alliages NiTi, des données qui seraient impossibles à capturer avec des capteurs conventionnels.
La FLIR X8583 ne se contente pas d’enregistrer la température, elle révèle la science qui la sous-tend. De la révélation des comportements microstructurels à l'accélération de l'innovation dans les matériaux intelligents et le refroidissement à semi-conducteurs, FLIR continue de repousser les limites du possible dans la recherche thermique.
En savoir plus sur la FLIR X8583