Les matériaux thermochromes se substituent aux thermocouples et thermomètres

L’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.

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.

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.

L’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.

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.