Les travaux de cette thèse ont porté sur la conception, la réalisation et la caractérisation de matrices de micro-propulseurs à propergol solide intégrés sur silicium. Ces structures sont dédiées la stabilisation de drone miniature et pouvant aussi être utilisées pour la propulsion des Micro/Nano-Satellites. Les travaux se sont effectués dans le cadre d'un projet financé par la Direction Générale pour l'Armement (DGA) en collaboration entre le LAAS-CNRS et la société PROTAC du groupe THALES. Le principe de fonctionnement d'un micropropulseur repose sur l'initiation thermique d'un matériau pyrotechnique de type propergol introduit dans la cavité des micropropulseurs. Une fois soumis à une polarisation de type courant, une résistance micro-usinée sur une membrane diélectrique très fine chauffe le propergol par effet Joule jusqu'à initié de l'auto-combustion. Les gaz générés vont traverser la micro-tuyère et fournir la poussée. Après avoir évalué les besoins en propulsion pour la stabilisation d'un drone miniature en vol, nous avons opté pour la micropropulsion à propergol solide qui présente de nombreux avantages pour l'application visée : c'est une technologie simple, nécessitant peu de puissance de fonctionnement (quelque 100mW) et qui est adaptable facilement au besoin de la mission. Les forces générées sont réglables entre quelques 100µN jusqu'au N en modifiant seulement - pour un type utilisé de propergol - la dimension du col de tuyère. Au cours de ce manuscrit de thèse, nous présenterons tout d'abord les spécifications de la DGA qui ont guidées nos conceptions, nous présenterons ensuite la technologie de fabrication et d'assemblage mis en œuvre au sein de la centrale technologique du LAAS. Et en fin, les résultats de caractérisation qui valident le fonctionnement et la gamme de poussée accessible par cette technologie seront donnés.

Disposer au sein dun système miniature, de micro actionneurs puissants intégrables, compatibles MEMS, bas coût et dont lénergie est disponible facilement est un challenge permanent depuis la naissance des microsystèmes dans les années 90 et qui saccentue avec la miniaturisation croissante. Dans les années 95, les matériaux énergétiques ont suscité lintérêt de la communauté scientifique car ils sont une source très intéressante dénergie embarquable. Typiquement, la combustion de composés hydrocarbonés produit 50MJ/kg, celle de matériaux énergétiques solides produit entre 3-6MJ/kg alors quune batterie Lithium moderne stocke à peine 0.9MJ/kg. Si les matériaux énergétiques peuvent être intégrés facilement dans des microsystèmes fonctionnels à partir des techno MEMS, la micro pyrotechnie peut représenter une avancée importante pour le micro actionnement de puissance. Le LAAS a initié la micropyrotechnie en 1995 pour des applications médicales et de micro micropropulsion, micro amorçage. Depuis dautres équipes en Europe, aux USA et en Asie ont initié des travaux dans le domaine en intégrant divers matériaux énergétiques dans des microsystèmes pour générer des micro poussées, des gaz, réaliser des micro amorçages ou tout simplement servir de sources dénergie pour chauffer, altérer des surfaces, souder. A partir dune idée innovante, est née une nouvelle discipline technologique que lon a appelée micropyrotechnie mais que dautres nomment « explosives technology », « micro detonic », « micro energetic ». Lexposé donnera les points clés et les travaux majeurs réalisés au LAAS en micropyrotechnie pour le micro actionnement de puissance embarqué. Parmi eux on peut citer les travaux sur la micro initiation, la micro combustion, lintégration technologique& Aujourdhui la tendance à la miniaturisation extrême et à la complexification soulève de nouveaux verrous technologiques et scientifiques et place le matériau énergétique au centre des préoccupations fondamental es. Nous discuterons en perspective, de lévolution de la micropyrotechnie avec notamment, la recherche et lélaboration de nouveaux matériaux énergétiques nano structurés ainsi que le développement doutils de modélisation multi physiques nécessaires pour la conception de systèmes de plus en plus complexes où cohabitent des fonctions chimiques, thermiques, fluidiques, mécaniques, électroniques& null null