Matériaux adaptatifs

"Une technologie-clé pour l’intelligence de vos produits"

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■  Plus connus dans la littérature sous l’appellation de « Matériaux et structures intelligents », les matériaux adaptatifs se définissent comme étant ceux qui présentent des fonctions intrinsèques leur permettant de se comporter comme un capteur et un actionneur, voire comme un processeur.

■  Dans l’échelle de l’intelligence des matériaux et matériaux-systèmes, on trouve aujourd’hui les matériaux simplement « sensibles », les matériaux « actifs » et les matériaux « adaptatifs ». Bien que des discussions d’experts existent sur les définitions de chacun de ces matériaux « fonctionnels », nous dirons que les matériaux adaptatifs sont ceux qui présentent la particularité de pouvoir modifier spontanément leurs propriétés physiques (forme, couleur, conductivité, viscoélasticité, amortissement, ...) ; face á des stimuli naturels ou provoqués, ces matériaux réagissent et adaptent leur réponse.

■  Au-delá des querelles sémantiques, l’important pour les industriels aujourd’hui est de bien mesurer les enjeux et d’anticiper le développement de ces nouveaux matériaux qu’ils soient piézo électriques, á mémoire de forme, magnétostrictifs, fluides électrorhéologiques, polymères conducteurs, á transparence variable, voire biomimétiques.

■  On peut déjá donné quelques exemples qui font apparaître á la fois les enjeux et l’étendue des applications actuelles ou potentielles des matériaux adaptatifs (aéronautique, automobile, espace et défense, bâtiment, machines-outils, biomédical, produits grand public). L’industrie des Transports et le Génie Civil auront bientôt á leur disposition le polymère auto-réparateur qui se larguera automatiquement dès lors qu’une fissure dans la structure aura été décelée; les aéronefs et les ouvrages d’art seront alors auto-contrôlés?

■  Les pare-chocs de nos automobiles reprendront leur forme originale par simple réchauffement de l’élément endommagé.

■  La nano-mécanique étant devenue une réalité, de futurs micro-actionneurs seront réalisés á partir d’alliages á mémoire de forme déposés en couches ultra-minces sur un substrat silicium.

■  Enfin, au-delá de l’anecdote, des polymères thermosensibles sont déjá utilisés de façon ludique et éducatrice dans les brosses de nos enfants pour leur apprendre á se brosser les dents plus de deux minutes, jusqu’au changement de couleur. Bientôt, avec la même technique, les lignes blanches de nos autoroutes changeront de couleur pour nous informer de la formation imminente de verglas. Le grand public commence á découvrir les matériaux adaptatifs.

■  Le seul marché des seuls polymères á mémoire de forme qui était de moins de 100 millions de Francs en 1990 est proche de 12 milliards en 2000. Tous les deux jours, un brevet venant bloquer telle ou telle application est déposé dans le monde.

■  Devant un tel foisonnement d’innovations (dont l’intérêt est variable) qui répond á autant de prévisions de marché á très forte croissante (20% par an dans les cinq prochaines années), les chimistes de spécialités ainsi que leurs partenaires-clients industriels doivent s’organiser pour obtenir les informations techniques et économiques les plus fiables possibles. Beaucoup des applications de ces matériaux adaptatifs restent á découvrir et naîtront des échanges d’informations et de technologies entre les différents acteurs.

■  Afin d’apporter sa part á cet enjeu technique, industriel et économique, Innovation 128 propose depuis 1997 un Programme de Veille Technologique TechWatch qui s’attache á apporter des informations validées par les meilleurs experts.

Principaux thèmes directeurs

■  Les matériaux et matériaux-systèmes et leurs procédés de mise en œuvre:

  • alliages et polymères á mémoire de forme
  • céramiques et polymères piézo
  • électriques
  • matériaux magnétostrictifs
  • polymères conducteurs
  • matériaux biomimétiques
  • matériaux électrochromiques, photochromiques et thermochromiques
  • fluides adaptatifs (électro et magnétorhéologiques)
  • fibres optiques pour structures intelligentes
  • microsystèmes pour structures intelligentes
  • muscles artificiels et gels polymères
  • divers

■  Les marchés et les applications:

  • transports terrestres (automobile et ferroviaire)
  • bâtiment et génie civil
  • biomédical (implants, chirurgie non invasive)
  • électrotechnique
  • défense
  • produits de grande consommation