Les matériaux composites PEEK, grâce à leurs nombreux avantages en termes de performances (légèreté, haute résistance, résistance à la corrosion et autolubrification), sont de plus en plus utilisés pour remplacer les matériaux métalliques traditionnels dans de nombreux secteurs à haute valeur ajoutée, suivant la tendance au remplacement de l'acier par le plastique. Voici leurs principaux cas d'application :
I. Aérospatiale
Valeur de l'application : Allègement extrême pour améliorer la consommation de carburant et la capacité de charge utile, tout en résistant aux températures extrêmes, aux vibrations et à la corrosion chimique.
Composants/Scénarios remplacés: Pièces structurelles d'aéronefs : carénages, bords d'attaque d'ailes, enjoliveurs de moyeux de roues, supports, colliers de serrage de tuyaux, supports de portes, etc., le remplacement des alliages d'aluminium peut réduire le poids de 20 % à 40 % (par exemple, Boeing 787, Airbus A350).
Composants du moteur : turbines, bagues d’étanchéité, joints, colliers de serrage de faisceau de câbles, écrous, etc., offrant une résistance aux hautes températures et une réduction de poids.
Pièces intérieures : armatures de sièges, panneaux latéraux, etc., conformes aux exigences en matière de résistance au feu et de sécurité.
Fusées et satellites : plateaux de batteries, fixations et autres pièces structurelles, répondant aux exigences rigoureuses de l’environnement spatial.
II. Véhicules à énergies nouvelles
Valeur de l'application :Réaliser un allègement pour augmenter l'autonomie des véhicules électriques, tout en répondant aux exigences de fiabilité et d'isolation dans des conditions de charge rapide haute tension et de températures élevées.
Composants/Scénarios remplacés :
Système de transmission : couvercles de moteur, roulements, joints, aubes de turbocompresseur, aubes de pompe à vide (véhicules traditionnels) ; roulements de moteur, fil émaillé de moteur haute tension 800 V (véhicules à énergies nouvelles).
Transmission et freinage : couronnes d’embrayage, engrenages, valves de frein ABS, joints d’étanchéité.
Système de batterie : matériaux d’isolation du bloc-batterie (par exemple, l’application BYD Blade Battery a augmenté la densité énergétique volumétrique du module de 18 %), joints.
Autres : Composants du système de direction, bagues, mécanismes de sièges électriques, diverses pièces standard.
III. Médical et santé
Valeur de l'application : Excellente biocompatibilité, module d'élasticité similaire à celui de l'os humain, absence d'artefacts métalliques, personnalisable.
Composants/Scénarios remplacés :Implants : Articulations artificielles (hanche, genou), cages de fusion vertébrale, plaques de réparation crânienne, prothèses costales, etc., remplaçant rapidement les métaux médicaux comme les alliages de titane. Instruments chirurgicaux : Résistant à plus de 3 000 cycles de stérilisation à la vapeur haute pression à 134 °C, utilisés pour la fabrication d’instruments réutilisables haut de gamme.
IV. Industrie et énergie
Valeur de l'application : Résistant à la corrosion, résistant à l'usure, autolubrifiant, adapté aux environnements industriels difficiles, évitant la contamination par le lubrifiant.
Composants/Scénarios remplacés :
Pétrole et gaz : joints d’étanchéité, plaques de soupape, chemises, remplacement du PTFE, résolution des problèmes liés à son usure facile et à son écoulement à froid sous haute température et pression.
Pompes et vannes chimiques : vannes, corps de pompe, roulements, joints d’étanchéité, résistants à la corrosion chimique.
Énergie éolienne et solaire : roulements d’éoliennes, cassettes de panneaux photovoltaïques, etc., prolongeant la durée de vie dans des environnements difficiles.
V. Information électronique et fabrication de semi-conducteurs
Valeur de l'application :Haute pureté, résistance aux hautes températures, faible dégazage, stabilité dimensionnelle, garantissant un rendement de processus de haute précision.
Composants/Scénarios remplacés :
Fabrication de semi-conducteurs : les anneaux de retenue CMP, les porte-plaquettes, les mandrins, les anneaux de placage sélectif, etc., résistent à une température élevée de 260 °C et à la corrosion par plasma, offrant une durée de vie plus longue.
Électronique grand public : Antennes de téléphone portable intégrées (remplaçant LCP/PI), diaphragmes de vibration de haut-parleur, connecteurs, etc., tirant parti d’une faible absorption d’humidité et de performances électriques stables.
VI. Domaines émergents :
Robotique et économie de basse altitude
Valeur de l'application :Légers, très résistants, peu bruyants, des matériaux clés pour améliorer les performances de mouvement et l'endurance.
Composants/Scénarios remplacés :
Robots humanoïdes : squelettes articulaires, engrenages, roulements, réducteurs harmoniques, cannelures flexibles/roues rigides et autres composants de transmission (par exemple, l’application Tesla Optimus a permis de réduire le poids de 10 kg).
Drones/eVTOL : Hélices/pales, pièces structurelles du fuselage, bras, etc., les composites en fibre de carbone PEEK permettent une réduction de poids optimale et une résistance élevée.
Résumé
L'intérêt principal des composites PEEK, destinés à remplacer les métaux, réside dans leur capacité à satisfaire, voire à surpasser, les exigences de performance tout en offrant un allègement significatif, une résistance à la corrosion et une intégration fonctionnelle optimales. Leurs applications se développent rapidement, passant de secteurs de pointe comme l'aérospatiale et le médical à des industries émergentes stratégiques telles que les véhicules à énergies nouvelles, les semi-conducteurs et la robotique, révélant ainsi un immense potentiel de marché. Les composites PEEK renforcés de fibres de carbone permettent des avancées majeures en matière de résistance spécifique, de rigidité et de résistance à la fatigue, ce qui en fait une solution idéale pour remplacer les métaux haut de gamme (par exemple, les alliages de titane).
