L’évolution des matériaux de défense et leurs principales caractéristiques

Les matériaux utilisés dans les applications de défense doivent répondre à des exigences spécifiques de résistance, légèreté, durabilité et performance sous des conditions extrêmes. Les dernières décennies ont été marquées par l’émergence et le déploiement de matériaux avancés dont les principaux sont les composites, les alliages à haute résistance et les textiles intelligents.

Les composites, en particulier les composites à matrice polymère renforcée de fibres, ont été largement développés pour des applications militaires, telles que la construction d’avions ou de véhicules blindés, ainsi que pour réaliser des équipements destinés à résister à des chargements mécaniques élevés, répétés ou non, tout en minimisant leur poids. Ces matériaux se distinguent par une excellente résistance mécanique en statique et fatigue, un faible poids spécifique et une grande résistance à la corrosion, ce qui en fait des matériaux idéaux dans des contextes où la performance est critique et où chaque gramme compte.

Les alliages métalliques, notamment les alliages à base de titane, sont quant à eux largement utilisés dans la défense en raison de leur capacité à résister à des conditions extrêmes, telles que des températures élevées combinées à des efforts de traction, compression ou torsion importants. Ces matériaux sont également choisis pour leurs propriétés de légèreté, leur résistance aux chocs et leur durabilité dans des environnements hostiles.

Les textiles intelligents, les matériaux à mémoire de forme et plus généralement les matériaux capables de réagir à des stimuli externes (comme la chaleur, la pression ou la déformation) font également partie des technologies de matériaux cruciales pour la défense, notamment pour répondre à des besoins de vêtements de protection capables de réguler la température corporelle, d’absorber les impacts, ou de détecter des conditions biologiques ou chimiques.

L'application des matériaux de défense dans le sport

Ces différentes technologies de matériaux, optimisées dans le domaine de la défense pour satisfaire des besoins de performances et de sécurité toujours plus exigeants, ont naturellement trouvé de nombreuses applications dans le domaine du sport.

Le premier exemple qui vient à l’esprit est l’utilisation de matériau composite à fibres de carbone haute résistance pour améliorer les performances d’équipements sportifs nécessitant à la fois une grande légèreté et une résistance élevée. Ces matériaux ont trouvé des applications dans la conception de vélos de compétition, raquettes de tennis, clubs de golf, skis, ainsi que dans des équipements de sports extrêmes comme le surf et le parachutisme. L'un des principaux avantages des fibres de carbone dans le sport est leur rapport poids/résistance, ce qui permet de fabriquer des équipements très solides et performants, mais qui restent légers, offrant ainsi aux athlètes un avantage en termes de vitesse et de mobilité. Par exemple, les vélos de compétition en fibre de carbone offrent une rigidité et une stabilité exceptionnelles tout en étant nettement plus légers que ceux fabriqués avec des matériaux traditionnels.

Les textiles intelligents et les matériaux thermorégulants sont également largement utilisés dans les équipements sportifs. En effet, ces matériaux, conçus pour ajuster leur comportement en fonction des conditions environnementales, comme la température ou l'humidité, permettent de concevoir des vêtements de compression utilisés dans des sports comme l'athlétisme, le cyclisme ou le football pour améliorer la circulation sanguine et réduire la fatigue musculaire. Ou tout simplement pour offrir un confort accru aux athlètes en régulant leur température corporelle.

L'amortissement des chocs est une priorité dans de nombreux équipements sportifs, particulièrement dans des disciplines à haut risque comme le football américain, le rugby, le ski, ou le cyclisme. Ce qui explique pourquoi nombre de protections corporelles utilisées dans le sport de haut niveau, telles que les casques, les protège-genoux, ou les gilets de protection, exploitent des matériaux développés pour la protection du combattant. Les casques de football américain et de cyclisme, par exemple, sont fabriqués à partir de composites et de matériaux à mémoire de forme qui absorbent les chocs de manière plus efficace et réduisent les risques de traumatisme lors des collisions ou des chutes.

Sans oublier les disciplines sportives, telles que la course automobile ou l'aviation, qui ont recours à des matériaux à base de titane et de fibre de carbone pour réduire le poids des véhicules tout en maximisant la résistance mécanique, en particulier pour des chargements importants et répétés dans le temps (fatigue), ainsi qu’à des combinaisons résistantes au feu, propriété qui est également retrouvée dans les combinaisons de pilotes militaires.

Enfin, les matériaux développés dans le cadre de la défense peuvent contribuer à améliorer les équipements destinés aux athlètes en situation de handicap, en leur permettant de surmonter certaines barrières physiques et de participer pleinement à des compétitions sportives de haut niveau.

Ainsi, les athlètes en fauteuil roulant, qui pratiquent le basket, le tennis ou la course, utilisent des fauteuils roulants optimisés, fabriqués à partir de composites légers mais résistants, permettant d'améliorer la mobilité et la maniabilité sur différents types de terrains. L'utilisation de fibres de carbone dans les roues et les châssis de ces fauteuils permet aux athlètes d’atteindre une grande rapidité tout en garantissant la solidité et la durabilité des équipements.

On peut également citer les prothèses modernes, spécialement conçues pour répondre aux exigences spécifiques des para-athlètes, qui sont souvent fabriquées à partir de composites à haute performance utilisés dans les applications militaires, offrant une combinaison de légèreté, de flexibilité et de résistance.

Perspectives

Les matériaux développés pour la défense continueront d’évoluer, et nul doute que ces avancées technologiques offriront autant d’opportunités d’améliorations dans le domaine du sport. On peut citer l’émergence des techniques de fabrication additive (impression 3D), permettant de concevoir et fabriquer des équipements sportifs entièrement sur mesure pour chaque athlète, ou les nanotechnologies qui laissent entrevoir des possibilités de réalisation de matériaux ultrarésistants à l’échelle nanométrique, offrant une résistance exceptionnelle tout en étant extrêmement légers.

Enfin, un enjeu majeur pour l’avenir des matériaux, tous domaines confondus, est leur impact environnemental. Les matériaux durables et écologiques, tout en conservant les caractéristiques de performance requises, sont un axe de recherche clé. La transition vers des matériaux recyclables ou biodégradables, tout en maintenant des niveaux de performance élevés, est un défi majeur des années à venir.

Corinne Dumas, ICT

Corinne Dumas rentre à la DGA en 1987 comme chargée d’affaires dans les composants électroniques et devient en 2000, architecte des composantes spatiales des programmes Syracuse II et III, puis manager pour Syracuse III et IV. En 2020 elle est responsable du pôle Matériaux, Composants et Maîtrise des risques environnementaux au sein du service technique de la Direction de l’ingénierie et de l’expertise.