Il est important de caractériser les matériaux soumis à un environnement agressif, ce qui nécessite naturellement de caractériser finement ce dernier.

Les conditions extrêmes auxquelles sont soumis les matériaux de l’aérospatial et de l’aéronautique nécessitent des diagnostics spécifiques pour les caractériser, notamment des diagnostics optiques. Les boucliers thermiques sont plongés dans les flux thermiques principalement convectifs et radiatifs de gaz chauds ou plasmas créés lors de la rentrée atmosphérique. La spectroscopie d’émission et l’interférométrie laser sont des  moyens de caractériser ce milieu agressif. De nouvelles techniques de diagnostics et de traitement des données ont déjà été développées pour permettre de déterminer des profils de température, de densité électronique, d’indice de réfraction. Celles-ci sont basées sur les calculs thermodynamiques de composition de gaz à l’équilibre thermodynamique local (ETL).

Un développement ultérieur des techniques d’interférométrie laser (Mach-Zehnder) permettrait d’utiliser le montage déjà existant pour faire de l’imagerie résolue en indice de réfraction, et visualiser les flux gazeux dans les milieux. De nouvelles techniques basées sur l’optique de Fourier pourront être développées pour l’étude de la dynamique des fluides comme la strioscopie.

Les matériaux utilisés dans l’aérospatial et l’aéronautique seront soumis à des conditions extrêmes de température et de rayonnement qui peuvent être recréées à l’aide de torches plasma.

L’impact du traitement sur le matériau pourra ensuite être quantifié puis modélisé à partir des diagnostics effectués avant et après traitement sur le matériau, on peut citer par exemple :

• Les propriétés mécaniques (contrainte à la rupture, coefficient de Poisson ...).
• Les propriétés thermiques (conductivité thermique, diffusivité) mesurées par Laser flash par exemple.
• Les propriétés structurales (imagerie MEB, EDS, DRX, AFM, XPS, ...).

Des techniques d’optimisation par plans d’expériences pourront être également testées pour déterminer les paramètres clés dans la tenue des matériaux. Des expériences automatisées de vieillissement et de fatigue sont aussi envisageables...