Journée d échange sur les produits en matériaux polymères intelligents Elastomères intelligents Pôle de compétitivité Elastopôle
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- Lucien Lachapelle
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1 Journée d échange sur les produits en matériaux polymères intelligents Elastomères intelligents Pôle de compétitivité Elastopôle Clermont-Ferrand, le mardi 22 septembre 2015
2 SOMMAIRE DE LA PRÉSENTATION Elastopôle, le Pôle de Compétitivité des matériaux caoutchoucs et polymères Les élastomères, des matériaux déjà dotés de propriétés spécifiques intéressantes Conductivité électrique électronique souple Propriétés mécanique et thermique Auto-réparabilité D autres possibilités 2
3 ELASTOPÔLE TERRITOIRES, VOCATION ET AMBITION 4 régions principales : Centre, Auvergne, Ile de France, Pays de la Loire (58%) des emplois de la profession Un pôle inter régional, à vocation nationale et à ambition européenne POLYMERS TECHNOLOGIES ETRMA Evolution des adhésions ELASTOPÔLE Des Adhérents Potentiel : 500 entreprises transformant des élastomères, dont 85 % de PME / TPE 128 adhérents dont 90 entreprises, des leaders mondiaux et l élite de la recherche française De nombreux fournisseurs (équipements, matières et services) et utilisateurs Une progression régulière Un potentiel de croissance Document confidentiel page 3
4 ELASTOPÔLE LA CHAÎNE DE VALEUR La chaîne de valeur intègre la totalité du cycle de vie des produits de l éco-conception au recyclage Développement durable et éco-technologies Eco-conception Fin de vie et recyclage: collecte et tri, valorisation, matière secondaire Applications Automobile, aéronautique, énergie, médical, etc. Usage, performances, vieillissement Matières premières et formulation Monomères, polymères, additifs et charges biosourcés Nouveaux grades Exigences renforcées des cahiers des charges Nanomatériaux Polymères de spécialité Elastomères intelligents Charges et additifs Liaison substrats Adhérisation Adhésifs, colles, chimie des interfaces Plastronique, électronique imprimée Procédés de fabrication Réticulation Assemblage Fabrication additive Document confidentiel page 4
5 ELASTOPÔLE PROJETS COLLABORATIFS Bilan au 31/07/2015 : Les projets du pôle 113 projets labellisés par Elastopôle dont 53 projets retenus par les financeurs Budgets des projets retenus : Millions Financements obtenus : 67 Millions Projet labellisé par Elastopôle Projet financé LES PROJETS retenus 41 Projets de R&D 3 plateformes collaboratives Polydyam - Région Auvergne Nanoscan - Région Centre Saxs / Gisaxs - Région Centre 6 actions collectives Overreach Centre REACH Overreach Auvergne REACH DEFI PME Caoutchouc GPEC Pass Caoutchouc C2C IDF ACCEIP 3 Formations FORMATION DEV DURABLE ECO CONCEPTION + Une centaine de projets individuels accompagnés au cours des 2 dernières années Document confidentiel diapo 5
6 SOMMAIRE DE LA PRÉSENTATION Elastopôle, le Pôle de Compétitivité des matériaux caoutchoucs et polymères Le élastomères, des matériaux déjà dotés de propriétés spécifiques intéressantes Conductivité électrique électronique souple Propriétés mécanique et thermique Auto-réparabilité D autres possibilités 6
7 LES ÉLASTOMÈRES : PROPRIÉTÉS SPÉCIFIQUES Les élastomères, des matériaux déjà dotés de propriétés spécifiques intéressantes Fonctions et produits Marchés INDUSTRIE Médical, Energie Biens de consommation, Elasticité, résilience Amortissement vibratoire Isolation thermique, phonique TRANSPORT Automobile, Aéronautique Ferroviaire, Maritime, Etan chéité Transmission & Mobilité Transferts de Fluide BATIMENT et TP Construction Rénovation, Protection hygiène & santé Pneumatique* *Plusieurs fonctions remplies par les pneumatiques Domaines d activité Conception, formulation & production (équipement et moule) Usage & Vieillissement Recyclage (cycle de vie du produit) Thématiques prioritaires Matériaux, produits et procédés innovants Environnement et énergie Economie et social Matériaux, chimie, procédés mécaniques, énergie, développement durable, économique et social Thermoplastiques élastomères (TPE), latex, caoutchouc naturel (NR), EPDM, SBR, NBR, Nitrile, FKM, Silicone, Des matériaux et des formulations spécifiques pour répondre à chaque cahier des charges Document confidentiel page 7
8 SOMMAIRE DE LA PRÉSENTATION Elastopôle, le Pôle de Compétitivité des matériaux caoutchoucs et polymères Le élastomères, des matériaux déjà dotés de propriétés spécifiques intéressantes Conductivité électrique - électronique souple Propriétés mécanique et thermique Auto-réparabilité D autres possibilités 8
9 CONDUCTIVITÉ ÉLECTRIQUE ÉLECTRONIQUE SOUPLE Les élastomères magnétiques d Hutchinson Mélange d élastomères magnétiques appelé élasto-ferrite + élastomères : NBR, HNBR, + ferrite : céramique ferromagnétique à base d'oxyde de fer Nécessité d orienter la ferrite par l utilisation d un champ magnétique élevé Un exemple : codeur ABS - Detection de la vitesse de rotation par sonde effet Hall ou capteur magnéto-résistant Codeur incorporé dans le système d étanchéité du roulement 9
10 CONDUCTIVITÉ ÉLECTRIQUE ÉLECTRONIQUE SOUPLE Utilisation de nano-charges pour développer des conductivités ou des isolations électriques Créer des circulations électriques à l intérieur ou dans certaines zones de l élastomère Difficultés d orienter les nanotubes ou les nanoplaquettes pour créer les circulations électriques Le silicène : un nouveau matériau qui allie les atouts du silicium et les propriétés électroniques du graphène travaux un cours la fabrication de silicène sur substrat isolant à l université de Marseille Nanotube de carbone Graphène Silicène Un exemple : projet européen sur semelle de chaussure chargée en graphène pour limiter la charge électrostatique 10
11 CONDUCTIVITÉ ÉLECTRIQUE ÉLECTRONIQUE SOUPLE Electronique souple Imprimer de l électronique sur un substrat élastomère (caoutchouc, PU, silicone, ) - Voir présentation électronique flexible de la plate-forme S2P du PEP Définition de la formulation d élastomère la plus adaptée Adéquation des caractéristiques physique de l élastomère et de la couche imprimée Traitement de la surface de l élastomère pour permettre l adhérisation Risque de rupture de la couche imprimée à la flexion ou à l étirement Possibilités offertes par des encres imprimées pourraient remplacer les solutions traditionnelles (travaux de R&D) Un exemple : le clavier silicone de la société FIMOR - Contacts protégés, pas d interstice, nettoyabilité 11
12 CONDUCTIVITÉ ÉLECTRIQUE ÉLECTRONIQUE SOUPLE Actionneur élastomères diélectrique ou muscle artificiel (bio-mimétisme) Electrode Elastomère Electrode Principe de fonctionnement d un actionneur élastomère diélectrique Par utilisation de mélange élastomère combinant un module de Young faible (< 1MPa) et une constante diélectrique élevée Transformer une énergie électrique en un travail mécanique Procédé aussi applicable en mode générateur (énergie houlomotrice) Application d une tension électrique 12
13 SOMMAIRE DE LA PRÉSENTATION Elastopôle, le Pôle de Compétitivité des matériaux caoutchoucs et polymères Le élastomères, des matériaux déjà dotés de propriétés spécifiques intéressantes Conductivité électrique électronique souple Propriétés mécanique et thermique Auto-réparabilité D autres possibilités 13
14 THERMIQUE ET PHONIQUE Les nanotubes de carbone Entreprises : Arkema, Nanocil, EMAC, En complément des conductivités électriques, les nanotubes de carbone sont utilisables dans les élastomères comme colorant, protecteur UV ou charges renforçantes Renforcement des caractéristiques mécaniques (allongement, rupture, ) et réduction de la propagation des fissurations au sein de l élastomère Augmentation, ou réduction, de la conductivité électrique ou thermique de matériaux normalement isolants comme les élastomères Réduction du nombre de couches de différents élastomères Amélioration de la tenue au feu par dispersion de nanocharges dans la pièce ou à sa surface 14
15 SOMMAIRE DE LA PRÉSENTATION Elastopôle, le Pôle de Compétitivité des matériaux caoutchoucs et polymères Le élastomères, des matériaux déjà dotés de propriétés spécifiques intéressantes Conductivité électrique électronique souple Propriétés mécanique et thermique Auto-réparabilité D autres possibilités 15
16 AUTO-RÉPARABILITÉ Reverlink : l élastomère auto-cicatrisant bio-sourcé d Arkema Mis au point en collaboration avec le laboratoire Matière Molle et Chimie de l Ecole Supérieure de Physique et Chimie Industrielles de Paris (ESPCI) Basé sur le concept de la chimie supra-moléculaire Obtenus à partir d oligomères d acide gras issus d huiles végétales constituant au minimum 60% de leur composition De multiples applications potentielles : bandes transporteuses, joints d étanchéité, protections antichocs, isolations et couches d amortissement, gants professionnels, revêtements anticorrosion des métaux, additifs pour formulations (adhésifs, bitumes, liants organiques, peintures, vernis, pâtes et mastics). 16
17 SOMMAIRE DE LA PRÉSENTATION Elastopôle, le Pôle de Compétitivité des matériaux caoutchoucs et polymères Le élastomères, des matériaux déjà dotés de propriétés spécifiques intéressantes Conductivité électrique électronique souple Propriétés mécanique et thermique Auto-réparabilité D autres possibilités 17
18 D AUTRES POSSIBILITÉS Un capteur intelligent pour les pneus génie civil Intread TPMS : le nouveau système de surveillance des pneus de Rösler Description : 2 capteurs différents implantés dans le pneu 1 capteur de pression et de température traditionnel situé sur la face intérieure du pneu 1 capteur dans la sculpture, au niveau des épaules, mesurant l échauffement et l usure. De forme cylindrique, il est pris dans une enveloppe de caoutchouc, composée d anneaux qui le retiennent à l intérieur de la gomme de la bande de roulement. Les deux capteurs communiquent leurs informations à une unité centrale de communication affichées sur un écran à l attention de l opérateur, ou transmises à un centre de maintenance délocalisé sans liaisons filaires. 18
19 D AUTRES POSSIBILITÉS Revêtement d allée STARPATH Entreprise : Pro-Teq (UK) Description : Matériau absorbant la lumière durant le jour et la restituant la nuit Antidérapant Résistant à l eau Bénéfices : Éclairage sans consommation d électricité Application rapide (4 heures pour couvrir 140m) 19
20 D AUTRES POSSIBILITÉS Patch silicone pour diffusion médicamenteuse Entreprise : Wacker Silcones Diffusion du médicament au travers d un patch souple en silicone traité par plasma froid posé sur la peau Journée Axe Elastopôle sur les élastomères dans les applications médicales (15/10/2015 à Paris) 14 conférences sur les élastomères utilisés, sur des applications de reconstruction et d implants, sur l administration de médicaments et sur les réglementations 20 Patch plasma par WACKER silicones
21 Merci pour votre attention Questions Réponses Bruno MARTIN Chef de Projets Sénior Correspondant Auvergne + 33(0) / + 33 (0) bruno.martin@elastopole.com Site internet :
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