Le verre à la conquête de nouveaux marchés Hervé Arribart herve.arribart@espci.fr Orléans, 6 novembre 2009
Ophtalmique Prothèses Lasers Diagnostic Médecine & Biotechnologies Confort thermique Electrochrome Vitrages Privacy Auto- Thermique nettoyant Confort Isolation tête haute Anti- pluie Tissus Isolation thermique Architecture &H Habitat t Automobile de nuit Fibres de renforcement Microsphères Matériaux composites VERRE Arts ménagers Articles de table Electroménager Bouteilles et pots Fibres optiques Opto-électronique Optique Optique et Electronique Displays Industrie Anti-feu Meules abrasives Energie Eoliennes Photovoltaïque Piles à combustible Tissus techniques
Le modèle traditionnel d innovation dans l industrie i verrière Procédé de transformation Composition Propriétés Application Produit Mélange d Oxydes silice soude chaux alumine oxyde de bore oxyde de fer Optique Mécanique Thermomécanique Durabilité chimique
. Optique : la quête de la clarté
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La clarté du verre à travers les âges Atténuation (db/km) 10-1 1 Télécoms haut-débit Fibres pour télécoms 10 10 2 10 3 Instruments d optique 10 4 Vitrages 10 5 10 6 Premiers verres translucides 10 7 0 1700 1900 1990 2000 Année
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. Optique : couleurs et filtres
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Absorption infrarouge grâce à l ajout de fer dans le verre btion lumineuse Absorb
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. Propriétés mécaniques et thermomécaniques
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Des fibres de verre pour renforcer les plastiques
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Des fibres de verre pour renforcer les plastiques Tissus de verre haut Tissus de verre haut module pour éoliennes
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Le modèle traditionnel d innovation dans l industrie i verrière Procédé Composition Propriétés Application Produit Modèle qui a ses limites. D autres voies sont aujourd hui explorées en parallèle : - des nouveaux verres, - des faux verres, - des nouvelles façons de faire du verre, - la fonctionnalisation du verre par des couches minces de matériaux déposés en surface
. Des nouveaux verres
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Des verres transparents dans l infrarouge thermique pour voir la nuit
Ophtalmique Prothèses Lasers Diagnostic Médecine & Biotechnologies Confort thermique Electrochrome Verre de fluorures Vitrages Privacy Auto- Thermique nettoyant Confort Isolation tête haute Anti- pluie Tissus Isolation thermique Architecture &H Habitat t Automobile de nuit Fibres de renforcement Microsphères Matériaux composites VERRE Arts ménagers Articles de table Electroménager Bouteilles et pots Fibres optiques Opto-électronique Optique Optique et Electronique Displays Industrie Anti-feu Meules abrasives Energie Eoliennes Photovoltaïque Piles à combustible Tissus techniques
. Des faux verres : les vitrocéramiques
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Les vitrocéramiques : des verres presque ordinaires qu on a fait dévitrifier partiellement ou totalement. La phase cristalline apporte des propriétés thermomécaniques nouvelles
Privacy Thermique Tissus Isolation thermique Confort Isolation Architecture &H Habitat t Médecine & Biotechnologies Confort thermique Electrochrome tête haute Automobile Vitrages de nuit Ophtalmique Auto- Prothèses Lasers nettoyant Diagnostic Anti- pluie GC Bond Fibres de renforcement Microsphères Matériaux composites VERRE Arts ménagers Articles de table Electroménager cbn Bouteilles et pots Fibres optiques Opto-électronique Optique Optique et Electronique Displays Industrie Anti-feu Meules abrasives Energie Eoliennes Photovoltaïque Piles à combustible Tissus techniques
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. De nouvelles façons de faire du verre
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La clarté du verre à travers les âges Atténuation (db/km) 10-1 1 Télécoms haut-débit Fibres pour télécoms 10 10 2 10 3 Instruments d optique 10 4 Vitrages 10 5 10 6 Premiers verres translucides 10 7 0 1700 1900 1990 2000 Année
Une nouvelle façon de faire du verre, en passant par la chimie fine Pureté extrême clarté extrême Pour les fibres optiques télécom
PROCEDE DE DEPÔT EN PHASE VAPEUR 1. DEPOSITION Dépôt de silice synthétique A partir de molécules l : SiCl 4 + O 2 SiO 2 + 2 Cl 2 3. CLADDING 4. ETIRAGE DE LA FIBRE Cladding Tube Pure/F-doped synthetic Substrate Tube FURNACE 2. COLLAPSE FOUR Cladding Substrate Core
. Et puis, les verriers ont inventé les couches minces
et puis, les verriers ont inventé les couches minces couches (épaisseur 300 nm) verre (épaisseur 3 mm) 200 nm comme une couche de confiture (1 mm) sur une tartine de 10 mètres d épaisseur
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Pertes thermiques par rayonnement
Confort d été
Propriétés spectrales du verre 60 Visible 40 30 20 10 0 0,1 1 10 Le verre est transparent dans le visible et dans le proche infra- rouge Il est absorbant dans l infrarouge thermique
Propriétés spectrales du verre
La solution o : les empilements e e de couches à l argent Si 3 N 4-40 nm ZnO - 54 nm Ag - 10 nm ZnO - 100 nm Ag - 11 nm ZnO - 54 nm SnO 2-16 nm Substrat verre 200 nm
La solution : les empilements de couches à l argent 100 90 80 Transm mission (% %) 70 60 50 40 T L = 60% R E = 29% 30 20 10 0 250 650 1050 1450 1850 2250 Wavelength (nm) Exemple : vitrage anti-solaire
Des produits d avenir : les vitrages actifs, à propriétés p optiques commutables
Vitrage à cristaux liquides
Vitrage à cristaux liquides
Vitrage électrochrome
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Le nouvel avenir du verre Le nouvel avenir du verre dans l éclairage
SGG Planilum
La solution de demain Diode électroluminescente l t organique (OLED)
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Les technologies photovoltaïques Silicium monocristallin Silicium polycristallin Silicium amorphe en couche mince Cu-In-Se en couches minces Rendement : 13% - 19% 11% - 15% 6% - 8% 9% - 12% Face avant en verre trempée Face avant en verre trempée Face avant en verre revêtu de couche anti- reflet à l extérieur et conductrice transparente à l intérieur Face avant en verre trempé. Face arrière en verre à couche Molybdène.
Photovoltaïque et bâtiment Non Intégré Intégré
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Microfluidique Laboratoire d analyse biomédicale miniaturisé i i Réseau de microcanaux, d électrodes, de capteurs et de circuits it électroniques intégrés. é canal puits
Invention des couches minces sur verre Invention de la fibre optique Invention des vitrocéramiques 1975 1970 1953 Premières productions d objets en verre 2500 B.C.
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Et ensuite? Micro et nano-texturation de surface ou en volume Verre hybride minéral-organique?
Merci pour votre attention!