Système d’affichage électrophorétique pour le camouflage infrarouge d’engins terrestre

Electrophoretic display system for infrared camouflage of land vehicle

• Auteur / Autrice : Jonathan Chrun
• Direction : Laurent Dupont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Matériaux
• Date : Soutenance le 15/07/2021
• Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département Optique - Laboratoire de physico-chimie des polymères et des interfaces (Cergy-Pontoise, Val d'Oise ; 1998-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Roux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Dupont, Aline Rougier, Patrick Bouchon, Rose-Marie Sauvage, Laurent Sauques, Cédric Vancaeyzeele, Pierre-Henri Aubert
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Aline Rougier, Patrick Bouchon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Véhicules militaires -- Camouflage (science militaire)

Rayonnement infrarouge

Encre électrophorétique

Mots clés libres

Nanoparticules plasmoniques

Afficheur électrophorétique

Modulateur infrarouge

Camouflage

Plasmonic nanoparticles

Electrophoretic display

Infrared modulator

Camouflage

Résumé

L’objectif de cette thèse est de réaliser un afficheur électrophorétique opérant dans l’infrarouge (IR-II et IR-III) et transparent dans le domaine visible afin de pouvoir le superposer à un camouflage plus conventionnel. Pour cela, le choix des particules électrophorétiques s’est porté sur les nanoparticules d’oxyde de zinc dopé à l’aluminium (AZO-NPs). Les propriétés infrarouges des AZO-NPs proviennent de leur résonance plasmonique, absorbant des longueurs d’ondes bien précises, fonction de la taille, de la forme et du taux de dopage en aluminium. Ces AZO-NPs ont ensuite été formulées dans le but de les incorporer dans des encres électrophorétiques. Pour charger les AZO-NPs, un agent contrôleur de charges a été ajouté (le Span 80). Le solvant doit être le plus transparent visible et infrarouge possible. Une fois formulées, ces encres ont été utilisées afin d’assembler des cellules électrophorétiques. L’architecture la plus étudiées consiste en une encre électrophorétiques confinée entre un réseau d’électrodes interdigitées asymétriques en ITO et un capot transparent dans l’infrarouge. Ces dispositifs présente des variations d’émissivité allant jusqu’à 30 % en IR-II et 12 % en IR-III. Les dispositfs ainsi conçus font l’objet d’un dépôt de brevet.

The objective of this thesis is to realize an electrophoretic display operating in the infrared (IR-II and IR-III) and transparent in the visible range in order to be able to superimpose it to a more conventional camouflage. For this purpose, the choice of electrophoretic particles was made on aluminum-doped zinc oxide nanoparticles (AZO-NPs). The infrared properties of the AZO-NPs come from their plasmonic resonance, absorbing specific wavelengths, depending on the size, shape and aluminium doping rate. These AZO-NPs were then formulated to incorporate them into electrophoretic inks. To charge the AZO-NPs, a charge control agent was added (Span 80). The solvent must be as transparent as possible, both visible and infrared. Once formulated, these inks were used to assemble electrophoretic cells. The most studied architecture consists in an electrophoretic ink confined between an asymmetric interdigitated ITO electrode array and an infrared transparent cap. These devices present emissivity variations up to 30% in IR-II and 12% in IR-III. The devices thus designed are the subject of a patent application.