Refroidir à -84°C avec une imprimante 3D et de l’air comprimé
Un youtubeur qui se fait appeler Hyperspace Pirate a fabriqué chez lui un cryogénérateur, c’est-à-dire une machine capable de produire du froid extrême, en imprimant lui-même la plupart des pièces en plastique.
Sur ses deux prototypes, il est descendu jusqu’à -84°C. Ce n’est pas un record, et il le sait très bien, mais réussir ça avec du matériel de garage a quand même de quoi surprendre.
La machine qu’il reproduit s’appelle un cryogénérateur Gifford-McMahon, du nom des deux ingénieurs qui ont mis au point le principe au début des années 1960. On en trouve aujourd’hui dans les appareils d’IRM des hôpitaux, où ils maintiennent des aimants surpuissants à des températures proches du zéro absolu, la limite physique en dessous de laquelle on ne peut plus descendre.
Le principe est moins compliqué qu’il n’en a l’air. Un piston coulisse dans un cylindre, et ce piston contient un régénérateur, une sorte d’éponge thermique qui emmagasine la chaleur d’un côté pour la relâcher de l’autre.
En faisant passer un gaz d’un bout à l’autre du cylindre, on obtient un côté chaud et un côté froid, et c’est évidemment ce côté froid qu’on cherche à exploiter.
Le plus astucieux dans ce montage, c’est le piston. Plutôt que de l’étancher avec des joints qui forceraient et finiraient par fuir, Hyperspace Pirate le déplace avec des aimants placés à l’extérieur du cylindre. Pas de joints, donc.
Pour voir ce qui se passe à l’intérieur, il a aussi monté un tube en acrylique transparent et utilisé de l’air comprimé tout bête comme gaz de travail. Pratique pour filmer, beaucoup moins pour la performance.
Et c’est justement là que ça coince. L’humidité contenue dans l’air de l’atelier gèle quand la température chute, et la glace finit par bloquer le piston en plein mouvement. Difficile de descendre bien bas quand votre machine se grippe toute seule.
Du coup, la suite, ce sera l’hélium. Ce gaz ne contient pas d’eau et ne gèle qu’à des températures bien plus basses, ce qui devrait régler le problème de blocage et faire tomber le thermomètre beaucoup plus loin. C’est d’ailleurs lui qu’utilisent les vrais cryogénérateurs industriels, qui descendent eux autour de -269°C.
Si vous voulez mon avis, le chiffre compte moins que la démonstration : prouver qu’un truc de labo tient dans un garage avec une imprimante 3D, c’est déjà une réussite.
Source :
Hackaday
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