Les matériaux thermochromes se substituent aux thermocouples et thermomètres

Thermochrome

Dans de nombreux domaines industriels, les équipements électroniques permettent d’obtenir une précision inégalée. Aujourd’hui, leur usage est largement répandu. Pourtant, le « tout » électronique n’est pas obligatoirement la solution idéale en matière de sécurité industrielle. L’usage des revêtements thermochromes se substitue aux thermocouples et/ou thermomètres : c’est une réalité industrielle.

A quel moment un matériau thermochrome prend-il l’avantage sur l’électronique ?

Quand il est impossible d’utiliser un câblage électrique

Thermocouple et thermomètre industrielL’une des raisons d’utiliser un revêtement thermochromique en remplacement d’un thermomètre et/ou thermocouple peut être la nécessité de cartographier la température dans un environnement où il est impossible d’insérer un quelconque câblage électrique.

Tel est le cas, par exemple, dans l’aéronautique, le spatial et la défense, où les revêtements thermochromes ont la fonction de cartographier le gradient de température d’un moteur en fonctionnement.
L’espace d’une chambre de combustion est tellement restreint que l’usage d’un thermocouple est absolument inenvisageable. Un produit comme une peinture thermochromique, quant à lui, peut être déposé dans la chambre de combustion. Après séchage, le moteur est mis en fonctionnement, puis stoppé et démonté. Le caractère irréversible de la peinture thermochrome permet d’analyser le (ou les) gradient(s) du changement de couleur. Cette donnée permet d’accéder à la cartographie thermique atteinte par la chambre de combustion en fonctionnement. Une telle information est primordiale pour optimiser la conception des futurs moteurs : limiter leur consommation en carburant, la libération de certains polluants gazeux et la fatigabilité des structures.

Un matériau thermochrome est sûr et peut agir en totale autonomie

Thermochrome

D’autres domaines font appel aux matériaux thermochromes pour leur capacité à agir sans apport d’électricité, en totale autonomie. Ce type de demande intervient notamment pour le stockage de matières sensibles pendant des années dans le domaine de la maintenance industrielle (énergie, pétrochimie, nucléaire…). L’autonomie électrique est dans ce cas un critère d’exigence.

Le thermochromisme est un processus thermodynamique qui agit comme une solution passive. Le changement de couleur intervient uniquement lorsque le seuil de température est franchi.

Tout est dans la programmation initiale du matériau pour présenter le bon seuil de déclenchement de la commutation à la température. A l’image d’un être vivant, l’information de changement de couleur est inscrite dans l’ADN même du matériau thermochrome. Il s’agit en conséquence d’un phénomène robuste qui contraste avec les fragilités électroniques d’un thermomètre et/ou thermocouple : pannes, piratage, problématiques liées à la maintenance etc.

Pour cartographier un objet dans son ensemble…

En maintenance prédictive et/ou sécurité industrielle, le besoin peut être d’accéder au comportement thermique d’une grande surface, d’un objet ou de produits dans leur son intégralité. C’est le cas, par exemple, d’une cheminée industrielle (d’un four, d’un camion frigorifique…) dont on veut monitorer en fonctionnement sa température extérieure. L’usage d’un thermocouple et/ou thermomètre permet d’accéder à une information locale mais nullement à la cartographie globale de la température.

A l’inverse, le simple changement de couleur d’un revêtement thermochrome positionné à l’extérieur de cette cheminée industrielle permet d’identifier les zones anormales d’échauffement. C’est un moyen simple de suivre un éventuel rétrécissement de l’isolant thermique et de programmer une intervention de maintenance. Nous entrons là dans l’univers de l’industrie du futur, de la maintenance prédictive.

… ou contrôler unitairement une évolution thermique à moindre coût

Pigment thermochromique irreversibleL’approche des solutions thermochromes est également sélectionnée dans de nombreux secteurs où le contrôle unitaire est recherché. Tel est le cas par exemple dans le domaine médical et/ou alimentaire. Contrairement à l’usage d’un thermocouple et/ou thermomètre, un produit thermochrome réversible à effet mémoire ou thermochrome irréversible permet de contrôler l’évolution thermique d’un élément à l’échelle individuelle, de chaque médicament, chaque emballage : pour identifier par exemple une rupture de la chaîne du froid alimentaire, attester la conformité de stockage d’un médicament, d’un vaccin.

Un autre intérêt offert par l’approche thermochrome est de combiner l’échelle individuelle avec une facilité de mise en œuvre et une solution à faible coût. C’est le cas notamment de l’ensemble des indicateurs de bien-être et de confort. A l’exemple, des pastilles thermochromes sur une boite de pizza, une boisson,… qui indiquent une bonne température de consommation.

Pour répondre à des enjeux de traçabilité ou de lutte anti-contrefaçon

Il existe enfin des usages plus subtils pour de la traçabilité, pour identifier facilement une rupture de la chaîne du froid. Un indicateur thermochrome peut-être par exemple positionné au niveau d’un code barre. Il devient thermosensible et peut se modifier par l’ajout/ou la disparition d’un code en cas d’anomalie. Cette approche permet de retirer un article d’une chaîne d’approvisionnement, de ventes sans alerter (inquiéter) le consommateur.

Enfin, d’autres usages font appel aux matériaux thermochromes pour introduire des éléments de sécurité pour la lutte anti-contrefaçon. En fonction des besoins, cela peut être visible. A l’exemple, d’un revêtement sur un packaging qui changera de couleur s’il est chauffé à l’aide d’une source chaude pour tenter de décoller une étiquette et ouvrir un document cacheté. Dans d’autre cas, le matériau thermo-réactif est introduit et sera révélé lors d’une authentification par une autorité pour démontrer l’origine d’un produit.

Un champ des possibles infini

stylo-effacableCe tour d’horizon ne serait pas complet sans signaler l’univers des applications ludiques. L’un des exemples est l’encre effaçable que l’on trouve dans la grande distribution : il s’agit d’un matériau thermochrome à effet mémoire. La friction de la gomme provoque un échauffement local autour de 45-60°. L’encre change de couleur et devient transparente. L’effet inverse (réapparition de l’écriture) est obtenu par refroidissement au congélateur. On retrouve également des encres thermochromes pour la décoration des ongles, de cheveux, d’objets ludiques, à l’exemple de tasse de café, mug…

En conclusion

Les applications sont nombreuses ! De nombreux domaines industriels sélectionnent les matériaux thermochromes. Cette approche de modification de la couleur (en cas d’anomalie/de bonne température de consommation) présente l’avantage d’être compréhensible par tous, facile d’usage, et facile d’interprétation. Pour les marques, c’est souvent un élément de différenciation. Un moyen simple de moderniser (relooker) des produits existants. Lui apporter une note de design, d’innovation, d’interactivité avec l’environnement, de sécurité et prise en compte du bien-être du consommateur.

Il convient toutefois d’être particulièrement vigilant sur l’origine de ces matériaux. Certaines familles de leuco-colorants, par exemple, disponibles sur le marché peuvent contenir Bisphénol-A.

 

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Nos équipes sont à vos côtés pour étudier votre demande, en toute discrétion, et déployer la solution optimale. Nous sommes un industriel français situé à Pessac qui conçoit et produit ces matériaux intelligents. Fort de nos 15 années d’expérience, nous accompagnons les industriels de tous secteurs de l’idée jusqu’à la production. En fonction de votre besoin, nous ajutons le seuil de changement de couleur, la vitesse, la propriété de réversibilité/ d’irréversibilité et/ou l’effet mémoire, et délivrons à l’issue de cette phase de développement l’encre, la peinture thermo-réactive.

N’hésitez pas à nous contacter.

 


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