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Auteur(s)
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Jean-Charles DELOMEL : Maître-ès-sciences, Docteur de 3o cycle de l’Université de Lille - Ancien directeur de la R&D de la Division Conducteurs de la Société Nexans
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Le cuivre et l’aluminium jouent un rôle de premier plan dans l’élaboration des conducteurs électriques. Ils servent également de base à l’élaboration d’ alliages qui permettent d’atteindre des compromis exigés par certaines applications et se retrouvent également dans les bimétalliques et les métaux revêtus. En perpétuelle concurrence et après bien des luttes et des combats, les jeux sont pratiquement faits, chaque métal s’étant réservé les secteurs propres à sa compétence, modulé quelque peu par le facteur économique. Cependant, leur monopole durera-t-il face aux supraconducteurs récemment découverts et aux composites aux applications émergentes ?
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Matériaux composites
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6. Matériaux supraconducteurs
Ils ont bien failli tomber dans l’oubli, alors qu’ils présentent la remarquable propriété de voir leur résistance électrique s’annuler au-dessous d’une certaine température dite critique, généralement située entre 4 et 20 K. Ces matériaux, déjà anciens, sont pour la plupart à base de Nb-Ti et Nb-Sn. Afin d’améliorer encore leurs propriétés intrinsèques, les filaments supraconducteurs sont finement divisés et noyés dans une matrice à base de cuivre, l’ensemble étant obtenu par cotréfilage de barres d’alliage disposées dans un tube de cuivre. Le processus de fabrication, parfaitement maîtrisé depuis des décennies, permet de réaliser des bobinages pour créer des champs magnétiques intenses. Un alternateur entièrement supraconducteur a même été réalisé dans les années 1970. Mais le coût de la cryogénie (à base d’hélium liquide) n’a pas fait déboucher ces produits dans le domaine des câbles, le bilan global de l’énergie étant négatif.
Cependant en 1986, un coup de tonnerre réveilla ces produits et les mit sous les feux de l’actualité : des céramiques à base d’YBaCuO sont supraconductrices à la température de l’azote liquide. L’émoi est intense et déborde largement la communauté scientifique ; le verrou de l’hélium liquide a sauté car on se retrouve à 77 K ! Cette découverte ne fut pas le fruit du hasard mais une suite d’opportunités. Des équipes de recherche comme celle du CRISMAT à Caen où B. Raveau travaillait depuis des années sur des matériaux à base de Ba, La, Cu, O de type pérovskite sans se préoccuper des propriétés de supraconduction, tandis qu’à Zurich, A. Müller et G. Bednorz recherchant des matériaux favorables à la supraconduction, remarquèrent ce matériau et en tentèrent la synthèse. Cette dernière ne donna pas le composé attendu, mais un mélange de trois phases dont l’une s’avéra supraconductrice à − 243 ˚C. Cette expérience fut reprise par P. Chu de Houston qui atteint 73 K, soit à quatre degrés de la température de liquéfaction de l’azote. Enfin Wu de Huntsville teste un échantillon dans lequel il a remplacé le lanthane par de l’yttrium pour donner la céramique YBaCuO qui voit sa résistance...
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Matériaux supraconducteurs
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MATTHIESEN - * - Vogt-Phil. Trans, 154 (1864)-167.
-
(2) - ZIEMEK (G.) - A new continuous process for the manufacture of copperclad aluminium conductors - . Wire Journal mars 1973 47-52.
-
(3) - ETHERINGTON (C.) - Conform continuous extrusion forming - . Non-ferrous wire handbook Tome II.
-
(4) - DRAPIER (C.) - Alliages pour conducteurs électriques - . Revue de Métallurgie, décembre 1978 699-720.
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