A l’heure de l’ouverture du salon international de l’aéronautique et de l’espace au Bourget, voici une innovation qui nous vient (encore une fois, et j’en suis désolé) d’outre-Atlantique. L’idée a beau être simple, le concept est innovant : utiliser du métal liquide pour adapter une antenne unique à différentes fréquences.
Le problème est en particulier celui de l’emport d’une grande quantité d’antennes, chacune étant dévolue à une fonction et à une fréquence. Or sur un aéronef, le poids et l’encombrement sont des facteurs déterminants. Utiliser une antenne unique pour différentes fréquences et différents emplois est donc une solution séduisante. Pour peu qu’une antenne puisse le faire.
Pour arriver à une telle prouesse, le AFRL (encore lui : le US Air Force Research Lab) a développé le concept d’une antenne remplie de métal liquide, reconfigurable, permettant d’émettre et de recevoir à différentes fréquences, et à différentes orientations.
Le principe ? Incorporer des canaux avec différents motifs (ci-dessus) dans la structure même de l’avion, dans lesquels le métal liquide est injecté. Ce liquide est en fait constitué de nanoparticules de métal. Il s’agit d’alliages à base de Gallium, ayant le triple avantage d’être conducteurs, non toxiques (à la différence du mercure) et liquides à 30°C. Si on associe le Gallium avec d’autres métaux comme l’Indium, on peut encore abaisser le point de fusion ce qui permet d’avoir une antenne « malléable » à température ambiante. L’image ci-dessous montre la malléabilité d’un tel alliage.
L’équipe ayant démontré la viabilité du concept est composée des Drs. Jeff Baur et Michael Durstock « du « Materials and Manufacturing Directorate » et des Dr. Michelle Champion du « AFRL Sensors Directorate » et « Dave Zeppettella » du Aerospace Systems Directorate. Alors qu’une antenne traditionnelle n’opère que dans une fréquence donnée, en fonction de sa position et de sa taille, le métal liquide permet de moduler automatiquement – en théorie – l’antenne, et ses caractéristiques. Une telle antenne peut, en laboratoire, recevoir et émettre dans des fréquences comprises entre 70MHz et 7GHz. Pas mal…
La vidéo ci-dessous, qui date de deux ans, présente le concept.
Dans le domaine qui nous intéresse, le principe a été récemment démontré lors du DoD Lab Day du Pentagone. Et l’idée est de diriger en temps réel le métal à l’intérieur de la structure d’accueil afin d’adapter les fonctionnalités de l’antenne.
Pour aller plus loin, il faut que cette structure d’accueil soit elle-même flexible, de manière à pouvoir la déformer, la tordre ou l’étirer en fonction des caractéristiques souhaitées. Pour ce faire, l’AFRL travaille avec des structures comme NextFlex, spécialisées dans le domaine de l’électronique hybride flexible.
La plus grande difficulté technique réside dans le contrôle de l’interaction entre le métal liquide et les structures électroniques d’accueil, et dans le fait de se débarrasser des résidus laissés quand le liquide quitte un canal pour être injecté dans un autre – ce qui peut provoquer des interférences.
Les chercheurs considèrent que le prototype de laboratoire a démontré la viabilité du processus, et que les futurs aéronefs pourraient bénéficier d’antennes en métal liquide d’ici 10 ans au maximum. Avec des retombées non prévues, comme par exemple des circuits électroniques à base de métal liquide, capables de s’auto-réparer. Les auteurs de science-fiction (voir Terminator 2) avaient donc du flair…
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