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L'œil de l'expert
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Le développement des produits "intelligents", une opportunité pour les industriels

Jeudi 30 Juillet 2015  |  L'œil de l'expert
Le développement des produits

Les produits constitués de matériaux dits « intelligents » sont capables de réagir et de s’adapter à des modifications de l’environnement extérieur. Ils sont capables de modifier spontanément leurs propriétés (forme, couleur, conduction, cicatrisation…) en réponse à une stimulation naturelle ou induite (température, lumière, pression…).

A l’aube d’une nouvelle révolution industrielle, les produits « intelligents » semblent être une alternative aux productions en grande série.
En effet, cette dernière décennie, les produits « intelligents » se sont multipliés grâce aux nombreuses évolutions scientifiques et technologiques de certains matériaux. Aujourd’hui, ces produits jouent un rôle prépondérant dans le secteur du sport, la médecine, l’industrie automobile, les vêtements, les composants électroniques…

Selon Joël De Rosnay1, « l’ère des matériaux sur mesure développés pour une application spécifique est arrivée. A l’avenir, il y a fort à parier que le futur verra la prolifération des matériaux intelligents, c’est-à-dire capables de modifier leurs propriétés en fonction de leurs conditions d’utilisation».

Les produits bénéficiant de nouvelles propriétés revêtent une importance particulière quant à la compétitivité future et au développement durable de l’industrie européenne. En effet, ils se doivent d’être plus performants, plus durables, avec de multiples fonctionnalités et avec l’aptitude à être transformés et recyclés. Tour d’horizon de ces produits intelligents en 5 exemples :

 

Un béton intelligent auto-régénérant :

Des ingénieurs du laboratoire de l’Université de Gand (Belgique) travaillent « sur un béton composé de polymères super absorbants »2.

Les recherches sur des polymères élastiques ont permis de mettre au point des polymères capables, lorsqu’une fissure apparaît et que l’eau s’y infiltre, de gonfler et colmater la brèche. Ils sont ainsi en mesure de protéger des structures supportant de lourdes charges, comme des ponts ou des tunnels.

 

Des polymères semi-conducteurs intelligents face au gel :

Que ce soit dans le bâtiment, l’agroalimentaire, l’aérospatial, l’automobile ou le ferroviaire : le gel est l’ennemi numéro 1. Face à ce problème, la société Heatself3 fait des recherches sur la formulation et un procédé de fabrication de polymères semi-conducteur pour maintenir les équipements électroniques de pointe à bonne température.

L’innovation se porte ici sur un composant actif qui mesure la température et chauffe en ajustant lui-même l’énergie à dissiper en fonction du besoin. Outre cette propriété d’adaptation, ce polymère intelligent permet également de réaliser des économies d’énergie.

 

Une surveillance médicale optimisée et personnalisée grâce aux textiles intelligents :

Des chercheurs de l’Université de Laval (Canada) travaillent activement sur des capteurs intégrés aux fibres textiles capables de prévenir les accidents cardiovasculaires et alerter les secours en temps réel. Les textiles intelligents sont désormais « capables de capter des informations biomédicales sur les personnes qui les portent et de les transmettre »4 par des communications sans fil à des centres de secours.

L'équipe de recherche a mis au point une fibre textile qui superpose plusieurs couches de cuivre, de polymères, de verre et d'argent. La fibre joue à la fois un rôle de capteur et d'antenne permettant d’avoir différents types d'informations comme le taux de glucose, l'activité cérébrale ou analyser les mouvements…
Dans quelques années, de nombreuses applications seraient possibles, dont la majeure partie à des fins médicales. Grâce à la connectivité, les vêtements vont devenir une plateforme de communication et un relais d'information.

 

Les emballages intelligents au service de la sécurité alimentaire :

Des scientifiques américains ont annoncé « la mise au point d’un capteur qui repère la décomposition de la viande »5. Ce capteur intégré dans les emballages permettrait de savoir si le produit est consommable ou non. Il fonctionne grâce à une réaction chimique captant les molécules caractéristiques de la décomposition de la viande.

Un tel dispositif fournit des informations de sécurité beaucoup plus précises que les dates d’expiration actuellement présentes sur les emballages.

 

Une main bionique intelligente greffée avec des muscles et des nerfs :

Il y a quelques mois, un chirurgien autrichien présentait une main bionique greffée avec des muscles et des nerfs à 3 patients qui peuvent la commander par le cerveau. Le chercheur assure que cette main hybride est aussi efficace qu’une greffe.

Par ailleurs, la société Touch Bionics6 a créé « la première prothèse de membre supérieur pouvant changer de position d’un simple geste ». Elle se pilote grâce à une application de smartphone permettant de programmer un certain nombre de gestes. Deux électrodes sous la peau mesurent les signaux musculaires. Ces signaux sont codés et l’ordinateur dans la main détecte le code et la prise programmée avec ce code.

 

Les vitrimères : un plastique intelligent rigide, non soluble et malléable à volonté :

L’équipe parisienne de Ludwik Leibler7 vient de mettre au point des nouveaux matériaux organiques nommée les vitrimères. Ils combinent les atouts des résines thermodurcissables et des thermoplastiques, sans leurs inconvénients. L’idée est de concevoir des matériaux qui sont durs à température ambiante et qui se ramollissent progressivement. Ces matériaux peuvent être ainsi utilisés pour réaliser des objets de forme compliquée sans recourir à un moule, simplement en les chauffant et en leur appliquant les déformations nécessaires.

Légers, résistants à température ambiante, facilement malléables, réparables et recyclables, peu coûteux à produire, les vitrimères cumulent des nombreux avantages qui les rendront utiles dans de nombreux secteurs industriels.

 

Pour aller plus loin sur les produits et polymères intelligents :

L’évènement Innov’Day du 24 septembre est centré sur les matériaux polymères et produits dits « intelligents », élaborés grâce à des technologies telles que la micro-encapsulation, les morphologies évolutives, les polymères supra-moléculaires, les nanocharges, l'électronique intégrée .... La journée présente des innovations technologiques et quelques applications étonnantes. Elle apportera en fin de journée une méthodologie pour développer des applications nouvelles qui répondent à des attentes de marchés grâce à l’utilisation des matériaux « intelligents ».

 Découvrez le programme de la journée

 

[1] Docteur en Sciences, interview sur les matériaux intelligents dans le magazine Futura Sciences (février 2012)

[2] Euronews, un béton intelligent capable de s’auto-régénérer (mars 2015)

[3] Heatself met au point des prototypes de films assez fins pour intégrer les développements de Thales et d’Airbus Defense and Space sur le programme Neosat

[4] Sciences et Avenir, des textiles intelligents qui surveillent vraiment votre santé (décembre 2014)

[5] Connect Object, l’emballage intelligent : une alternative aux dates de péremption (mai 2015)

[6] Innovations pour les prothèses du membre supérieur

[7] Physicien et inventeur français au CNRS et ESPCI ParisTech

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