les breves innovation n° 79

Septembre 2012
LES BREVES INNOVATION N° 79
Informations rassemblées et compilées par A. Momtaz
1. Nouveaux PRODUITS, nouveaux Matériaux
Sécheresse: BASF veut créer des polymères pour gérer l'humidité des
sols
Polymer Aerogels Provide Insulation For Earth And Space
2. Techniques de synthèse: matières premières, procédés, outils
Polymérisation à deux photons
ENTANGLED POLYMER SYNTHESIS
3. Techniques de MISE en ŒUVRE et ADDITIFS de formulation
Novel Material to Extend Shelf-life of Beer in Plastic Bottles
Un procédé d’injection - expansion
4. Polymères biosourcés, biopolymères, biocarburant
From fish & chips waste oil to medical fibers
5. APPLICATIONS des Polymères
a. Systèmes intelligents
Membrane Separates Oil And Water With Ease
IST's New Micro Flow Sensor for Ultra Low Gas-Flow Applications
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Septembre 2012
b. Polymères pour l’électronique
Korean technology manufacturer LG has announced plans to
produce flexible OLED screens
UN GEL ORGANIQUE IMPRIMABLE FORTEMENT CONDUCTEUR
BMBF Project NEMO: Research on new OLED materials
Une électronique à base de graphène de l'épaisseur d'une couche
atomique
c. Revêtement de surface
Surfaces that meet high requirements: the new scratch-resistant
and chemical-resistant PLEXIGLAS® Optical
d.
Energie
Inverted polymer solar cell efficiency sets world record
La technologie OLED – le futur de l’énergie photovoltaïque ?
Imec and Solvay announce world record efficiency for organic PV
module
Plastic solar cells cheaper and more sustainable
e.
Transport
Les composites dans l'industrie automobile
Les plastiques tiennent la route
f.
Bâtiment
Presents Polymeric Binders for Building Applications
iii
Septembre 2012
g. Médical, santé
Super gel: Biocompatible material developed at Harvard has deep
potential
Nanocrystals bond silicone to PTFE
Créer des vaisseaux sanguins artificiels, aujourd’hui c’est possible
6. RECYCLAGE, ENVIRONNEMENT, REGLEMENTATIONS
Nouvelles matières plastiques issues de matériaux recyclés
Vers un nouveau béton réutilisant le plastique des ordinateurs usagés
Les déchets plastiques marins en tant que matière première de
produits recycles
7. Enseignement et Recherche
Arts et Métiers ParisTech met en ligne sa plateforme d'e-learning
Un composite inspiré des cuticules d'insectes
Le graphène ? En bonne voie pour une production industrielle
8. ECHOS de l'INDUSTRIE
Arkema remporte le prix Pierre Potier avec Altuglas® ShieldUp : un
nouveau verre acrylique léger et ultra-résistant, en remplacement du
verre dans l’automobile
Solvay increases specialty polymer capacity in India
Lanxess targets US auto market
BASF and Max Planck Institute for Polymer Research inaugurate joint
research laboratory for graphene
Septembre 2012
LES BREVES INNOVATION N° 79
Informations rassemblées et compilées par A. Momtaz
1. Nouveaux PRODUITS, nouveaux MATERIAUX
Sécheresse: BASF veut créer des polymères pour gérer l'humidité des
sols
BASF Functional Crop Care et la plateforme de recherche sur les polymères "CRC for
Polymers" vont coopérer en Australie pour développer des polymères permettant de
mieux gérer l'humidité des sols, afin d'améliorer leur productivité et leur rentabilité.
BASF et le Cooperative Research Centre for Polymers (CRC-P) ont signé un accord de
coopération pour le développement de polymères avancés destinés à aider les
agriculteurs à mieux gérer l’eau et les nutriments dans le sol.
Des chercheurs en matériaux, de biologistes et d’agronomes de BASF collaboreront avec
des chercheurs australiens sur une gamme de polymères permettant d’optimiser les
conditions de croissance des plantes dans le sol. Les produits pourraient permettre de
rendre les sols moins imperméables (la couche arable empêchant les eaux de pluie de
pénétrer la surface, des agents mouillants sont pulvérisés sur le sol, afin d’aider l’eau à
pénétrer la surface) et des polymères permettant de contrôler la distribution de
l’humidité dans le sol. Les essais en laboratoires et en plein champ se feront
principalement sur des cultures agricoles.
Des phases de sécheresse en Australie
En Australie, des phases de sécheresse alternent avec des périodes de pluies intenses.
Trente pour cent des terres agricoles australiennes sont très peu perméables et ne
produisent que 10 % des cultures du pays ». Le CRC for Polymers est une joint-venture
entre des entreprises, des universités et des instituts de recherche publics. Il est financé
dans le cadre du programme Cooperative Research Centres de l'État australien. Le projet
de recherche de BASF fait partie d’un financement de 14,5 millions de dollars
australiens, alloué récemment au CRC, pour une durée de cinq ans débutant en août
2012.
Source : http://www.enviscope.com/News/Thematiques/Agriculture/Secheresse-BASF-veut-creer-despolymeres-gerer-l-humidite-des-sols,i17081.html#.UFNjtBOAAo8.email
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Polymer Aerogels Provide Insulation For Earth And Space
While the Curiosity rover wheels around Mars examining the chemical composition of
the soil there, materials scientists here on Earth are already preparing for more
advanced missions to the Red Planet. According to National Aeronautics & Space
Administration scientist Mary Ann B. Meador, before sending people or larger vehicles
to Mars, scientists must develop insulating materials to counter the planet’s exotic
environment.
Unlike the moon, Mars has a low-pressure atmosphere, said Meador when speaking last
month at the American Chemical Society national meeting in Philadelphia. For this
reason, space suits worn by astronauts for the past 40 years, with their simple, heatreflecting metallized layers of insulation, just won’t cut it on the Red Planet: The layers
would collapse on each other and permit heat transfer.
To insulate the space suits, NASA is eyeing aerogels, high-surface-area porous solids
prized for their light weight and low heat conduction. The materials could also find use
in the parachute-like decelerators NASA is developing to prevent large payloads from
disintegrating while descending to Mars’s surface.
But aerogels now on the market aren’t up to the task, Meador
noted. Those products, made by removing the solvent from a silica
gel, are good insulators, Meador said, “but they will flake apart and
produce a lot of dust,” reducing their performance. Plus, they’re not
sufficiently flexible for use in decelerators; the materials must fold
and store inside small hatches before they deploy.
STRONG ’N AIRY
All-polymer aerogels engineered by NASA are about 90% porous (as shown
in an electron micrograph, below), yet they can support the weight of a car
without collapsing
So Meador of Ohio’s NASA Glenn Research Center,
Haiquan (Heidi) Guo of Ohio Aerospace Institute, and
colleagues have developed all-polymer aerogels as
replacements for the silica-based ones. Not only can the
new aerogels be fabricated as thin flexible films, but they
are also 500 times as strong as their silica counterparts,
Meador said in a session sponsored by the Division of
Polymer Chemistry. A thick piece, she added, can even
support the weight of a car without collapsing.
The researchers make their aerogels out of polyimides, which are high-temperature
polymers typically found in aircraft engine parts. To fabricate the new aerogels, Meador
and the group mix together diamines and dianhydrides to form long polyimide strands.
Then they add one of two multiamine compounds—octa(aminophenyl)silsesquioxane
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(OAPS) or 1,3,5-triaminophenoxybenzene—that cross-link the strands to form a
network structure. Finally, the team removes the solvent from the polymer gel with
supercritical CO2 extraction.
Although their exact properties vary depending on the building blocks used, the
resulting polymer aerogels are generally yellowish, opaque, and about 90% porous.
They also stand up to temperatures of 400 °C without breaking down. When buried
beneath a heat-resistant ceramic fabric in a decelerator, layers of this aerogel should
survive entry into Mars’s atmosphere, the researchers believe.
One of the most promising aerogels made by the team so far, Meador said, is composed
of OAPS, 3,3',4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, and a 50-50 mole % mixture of
2,2'-dimethylbenzidine and 4,4'-oxydianiline. Using the half-and-half combo of amines,
she explained, allows the team to make an aerogel that has good moisture resistance and
is still flexible (ACS Appl. Mater. Interfaces, DOI: 10.1021/am301347a).
The researchers will soon join with aerospace firm Boeing to test their optimized
material at the high heat fluxes it would experience when descending through Mars’s
atmosphere, Meador said.
But polymer aerogels aren’t limited to applications far, far away. The materials could be
used on Earth too. “They don’t create dust, and they’re flexible,” Meador said, so polymer
aerogels might find use as wraparound insulation for oil pipelines or as liners for
sleeping bags.
“These aren’t going to compete with insulation that you have in your attic, though,”
Meador said. In an attic, there’s room for a thick layer of less costly fiberglass insulation.
Instead, polymer aerogels might make a difference in applications where space is at a
premium, she explained. For instance, in the future the refrigerator insulation of today
might be replaced with ultrathin polymer aerogels to increase storage space for food.
“The aerogel research at NASA has evolved from silica-based materials, which are highly
interesting but difficult to produce,” said David Schiraldi, a polymer scientist at Case
Western Reserve University. Fabrication of the new polymer aerogels, he added,
produces much less chemical waste than routes to the old versions. “Over the past
couple of years, the NASA program has really moved the ball forward with their
materials.”
Source: http://cen.acs.org/articles/90/i38/Polymer-Aerogels-Provide-InsulationEarth.html
2. Techniques de synthèse: matières premières, procédés, outils
Polymérisation à deux photons
Il n’existe pas encore de technique de fabrication additive à l’échelle nanométrique. La
polymérisation à deux photons pourrait s’en rapprocher.
La polymérisation à 2 photons (2PP) est une technique relativement récente de
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fabrication de micro-objets avec une grande résolution, jusqu’à 100 nm. Un laser femtoseconde (émettant généralement à 800 nm) envoie des impulsions très courtes et
intenses pour polymériser une résine photorésist. Celle-ci contient des photoinitiateurs
qui déclenchent les réactions de polymérisation lorsqu’ils ont absorbé deux photons, ce
qui ne se produit qu’au point focal du faisceau. Ceci explique la grande précision de ce
procédé.
Cette technique permet de fabriquer des pièces en vrai 3D, et non par superposition de
couches 2D; la vitesse est donc importante et la construction de porte-à-faux ne
nécessite pas de supports.
L’Université de Vienne, spécialisée dans
cette technique, vient par exemple de
produire à titre de démonstration une
voiture de course de 330 x 130 x 100 µm³
comprenant 100 couches de 200 lignes de
polymère chacune. Cette pièce a été
construite en 4 min et présente, par rapport
au fichier CAO, une précision de ± 1 µm.
Cette équipe développe une résine biocompatible qui pourra être mise en œuvre par
2PP en ingénierie tissulaire pour fabriquer des microsupports pour cellules vivantes.
Dans le même domaine, des chercheurs de Stuttgart fabriquent des vaisseaux sanguins
synthétiques en combinant impression 3D et de polymérisation à 2 photons.
Les chercheurs du Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ont mis au point une variante
de la polymérisation à deux photons (2PP). Ils ont obtenu une résolution spatiale de 65
nm et devraient pouvoir descendre jusqu'à 30-40 nm, leur objectif étant 10 nm. Pour ce
faire, ils utilisent deux lasers, l’un pour exciter les photoinitiateurs et déclencher la
polymérisation et l’autre pour la stopper instantanément de façon à réduire la taille des
éléments résultants. Cette technique devrait ouvrir la porte à de nouvelles applications
dans les nanotechnologies. Les chercheurs visent par exemple la fabrication de
métamatériaux, ces substructures périodiques si petites que la lumière «ne les voit pas»,
ce qui permet, notamment, de créer ce qu’on appelle parfois aujourd’hui, des « capes
d’invisibilité ».
Source: Sirris, Fabienne Windels
Pour plus d’information: http://amt.tuwien.ac.at
ENTANGLED POLYMER SYNTHESIS
University of Houston researchers have recently developed and verified a new route for
synthesising superior forms of entangled or knotted polymers with pre-designed
characteristics for use in applications such as drug delivery and smart coatings. Using a
Viscotek 270max triple detector gel permeation chromatography (GPC) system from
Malvern Instruments, the Houston team successfully confirmed the innovative synthesis
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of interlocking polymer rings (catenanes) by atom transfer radical polymerisation
(ATRP) from templated initiators. By combining refractive index (RI), viscosity and light
scattering detection, the 270max provides reliable molecular weight data and easy
detection of the degree of synthesis throughout the method development, as well as
verifying the character of final polymers imaged using atomic force microscopy (AFM).
Source: http://www.labnews.co.uk/products/category/entangled-polymer-synthesis/
3. Techniques de MISE en ŒUVRE et ADDITIFS de formulation
Novel Material to Extend Shelf-life of Beer in Plastic Bottles
Scientists at CRANN, the Science Foundation Ireland-funded nanoscience institute based
at Trinity College Dublin, have partnered with world-leading brewing company
SABMiller on a project to increase the shelf life of bottled beer in plastic bottles. The new
deal will see SABMiller invest in the project over a two year period.
Professor Jonathan Coleman and his team in CRANN are using nanoscience research
methods to develop a new material that will prolong the shelf-life of beer in plastic
bottles. Current plastic bottles have a relatively short shelf life, as both oxygen and
carbon dioxide can permeate the plastic and diminish the flavor.
The new material, when added to plastic bottles will make them extremely impervious,
meaning that oxygen cannot enter and that the carbon dioxide cannot escape, thus
preserving the taste and 'fizz'.
The team will exfoliate nano-sheets of boron nitride, each with a thickness of
approximately 50,000 times thinner than one human hair. These nano-sheets will be
mixed with plastic, which will result in a material that is extremely impervious to gas
molecules. The molecules will be unable to diffuse through the material and shelf life
will be increased.
As well as increasing the shelf life of the beer itself, less material is required in
production, reducing cost and environmental impact.
Dr. Diarmuid O'Brien, Executive Director, CRANN said, "This partnership with SABMiller
highlights the applicability of nanoscience and its relevance to everyday products.
Improving every consumable from our lighting, our cars, our electronic devices,
medicines, clothing and food and drink is being researched by nanoscientists worldwide.
Ireland is amongst the world leaders in this area, ranked 6th globally for materials
science. Because of the work like that of Professor Coleman and his peers, last year
CRANN received over €5 million in non-Exchequer funding to progress research
projects. Companies worldwide, like SABMiller, are taking notice. We are delighted to
partner on this exciting project and look forward to its results."
Professor Coleman's technique which involves the exfoliation of boron nitride, and other
layered materials, has been published in leading publication, Science.
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About CRANN:
CRANN is a Science Foundation Ireland (SFI) funded Centre for Science, Engineering and
Technology (CSET). It is based in Trinity College Dublin (TCD), is the college's largest
research institute, and works in partnership with University College Cork (UCC).
Source:
http://www.omnexus.com/news/news.aspx?id=31309&lr=dom12897la4&li=6101226
3#utm_source=NL&utm_medium=EML&utm_campaign=dom12897la4
Un procédé d’injection - expansion
Mecaplast développe un procédé innovant de moulage par injection combinant une
phase d'expansion. Il est destiné d'abord à produire des pièces automobiles allégées.
Mecaplast (FR) développe avec plusieurs partenaires un nouveau procédé d'injection.
Appelé "Plume", il repose sur une ouverture du moule pendant l’injection, un agent
gonflant chimique et des matériaux de renforts de faible poids qui garantissent aussi
une bonne qualité de surface. Il est basé sur un copolymère PP-choc spécial, avec
d’excellentes propriétés d’écoulement et un Melt Flow Index supérieur à 50 g/10 mn.
Dans le procédé Plume, la matière est injectée dans un moule équipé de parois mobiles,
d’abord en position avancée. Lorsque toute la matière est injectée et que la peau de la
pièce est solidifiée, les parois reculent. La pression dans l’empreinte chute et l’agent
gonflant chimique, jusqu’alors dissous, s’expanse dans les zones de la pièce encore en
phase fondue; une structure cellulaire se forme et remplit le volume nouvellement créé.
Le procédé d’allègement permet de réduire de 30 à 50% le poids de la pièce par rapport
à un moulage compact classique.
Mecaplast va tester le procédé sur deux pièces: une
garniture intérieure de hayon et des pièces
extérieures de ceinture de caisse. Ces dernières
seront fabriquées selon deux variantes: une avec
surface finie grainée et l’autre avec surface finie
peinte.
Source: Sirris, Fabienne Windels
www.mecaplast.com
4. Polymères biosourcés, biopolymères, biocarburants
From fish & chips waste oil to medical fibers
Waste oil from cooking fish and chips and other fried foods makes an excellent feedstock
for manufacturing an up-and coming bioplastic.
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That's according to a new British research report that eyes use of the plastics in
microcapsules for drug delivery in cancer therapy and also as medical implants because
of its biodegradability and non-toxic nature.
"Our bioplastic-producing bacterium, Ralstonia eutropha H16, grew much better in oil
over 48 hours and consequently produced three times more PHB than when it was
grown in glucose," said Victor Irorere, a researcher at the University of Wolverhampton.
"Electrospinning experiments, performed in collaboration with researchers from the
University of Birmingham, showed that nanofibers of the plastic produced from oils
were also less crystalline, which means the plastic is more suited to medical
applications."
Polyhydroxybutyrate (PHB), part of the polyhydroxyalkanoates (PHAs) family, was
discovered in 1926 by Maurice Lemoigne and was originally developed by ICI,
transferred to Zeneca, sold to Monsanto and then sold to Metabolix. PHAs occur
naturally in many organisms, but genetic engineering processes are also be used to
tailor their production in cells.
PHB is an aliphatic polyester that is being produced by bacteria in large fermenters that
process glucose or starch, typically from corn in the United States. Beet sugar is the
major feedstock in Europe. Its physical properties are similar to polypropylene.
"Unfortunately the cost of glucose as a starting material has seriously hampered the
commercialization of bioplastics," said Iza Radecka, who is leading the research. "Using
waste cooking oil is a double benefit for the environment as it enables the production of
bioplastics but also reduces environmental contamination caused by disposal of waste
oil."
Metabolix opened 50,000 tons per year plant in Iowa with Archer Daniels Midland in
2010 to produce Mirel brand PHB from corn in a joint venture called Telles. ADM
withdrew from Telles earlier this year and the plant closed. The economics of the
operation collapsed when demand was slow to develop and corn prices rose.
Danimer Scientific expects to begin construction at the end of this year on a 200 million
pound-per-year PHA plant in Bainbridge, GA with the goal of offering bioplastics at
around $1/lb, which is significantly less than the price of Mirel. Target applications are
in packaging and coatings, not medical.
It remains to be seen how the Wolverhampton/ Birmingham PHB can be effectively
scaled up. Economic production on a lab scale is vastly different from manufacturing
scale. Results of the research will be presented at the Society for General Microbiology's
Autumn Conference at the University of Warwick in England.
Demand for PHA is growing 29% annually (from a very small base), with the fastest
growth coming in Asia, according to a report from BCC Research (Wellesley, MA).
Source: http://www.plasticstoday.com/articles/fish-chips-waste-oil-medical-fibers0903201201
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5. APPLICATIONS des Polymères
a. Systèmes intelligents
Membrane Separates Oil And Water With Ease
Voir la video sur Youtube: http://www.youtube.com/watch?v=NFhnTRSvwc
Oil and water usually don’t mix, but when the two end up together, say in an oil spill or
in an emulsion, they can be nearly impossible to completely separate. But by
combining a water-loving polymer with an oil-repelling silicon-based material,
researchers have created a new breed of membrane that can separate bulk amounts of
any type of oil-water mixture by simple gravity filtration.
The scientific team that created the hygro-responsive membrane, as it is called,
believes it will become an energy-efficient, cost-effective means of cleaning up oil
spills.
Traditional membrane-based filtration systems are energy-intensive because the
targeted mixture typically must be pumped through the membrane for efficient
separation. These membranes are subject to fouling by viscous materials such as oil,
lose their effectiveness over time, and typically aren’t versatile enough to separate all
types of oil-water mixtures, which range from oil and water layers to surfactant-laden
emulsions.
A team led by materials scientist Anish Tuteja of the University of Michigan has devised
membranes that for the first time sidestep such limitations (Nat. Commun., DOI:
10.1038/ncomms2027). Arun K. Kota in Tuteja’s group prepared the membranes by
dipping polyester fabric or stainless steel mesh into a mixture of cross-linked
polyethylene glycol diacrylate, which is hydrophilic, and fluorodecyl polyhedral
oligomeric silsesquioxane, which is oleophobic.
The fluorinated silsesquioxane, developed by team member Joseph M. Mabry and
coworkers at the Air Force Research Laboratory at Edwards Air Force Base in
California, is a Si8O12 cage molecule with a fluorodecyl group attached to each silicon
atom. The combination of fluorinated groups and the microcrystallinity of the material
make it one of the lowest surface energy materials known, imparting hydrophobic and
oleophobic properties, Mabry says.
When an oil-water mixture or emulsion is poured onto one of the membranes, nothing
appears to happen at first, Kota explains. After a few moments, rough micro-crystalline
silsesquioxane regions on the membrane surface reconfigure to form a smooth,
noncrystalline surface that allows the polymer to hydrogen bond with water. This
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reversible change in surface morphology allows water to completely wet the surface
and permeate the membrane, which holds back the oil.
The team has separated batches of oil-water mixtures and emulsions and shown that a
continuous-flow system can operate for more than 100 hours without fouling the
membrane or slowing down. Gibum Kwon in Tuteja’s group further led the
development of a system that uses an electric field as a trigger to control membrane
wetting for on-demand separations (Adv. Mater., DOI: 10.1002/adma.201201364).
These membranes represent “a big step forward in energy-free approaches for
removal of oil contaminants from water,” says Francesco Stellacci, a nanomaterials
scientist at the Swiss Federal Institute of Technology, Lausanne. “It’s noteworthy that
the method works for all oil-water mixtures with such high efficiency.”
The membrane design is patented, and discussions are under way with multiple
business partners regarding commercialization, Tuteja tells C&EN. Kota adds that the
simple dip-coating preparation method should allow the team to make membranes of
any size or shape. The researchers envision the membranes being used to not only
clean up oil spills but also to treat wastewater, purify fuels, and separate emulsions
used in manufacturing processes.
“This is a simple yet very creative idea that may lead to great improvement in
membrane separations,” says chemical engineering professor Abraham Marmur of
Technion—Israel Institute of Technology, who studies surface-wetting phenomena. “It
has the potential of saving energy in a wide range of applications. It is too early to tell
whether it can be efficiently scaled up, but intuitively it does appear to be very
promising, mainly because of its elegant simplicity.”
Source: http://cen.acs.org/articles/90/i36/Membrane-Separates-Oil-WaterEase.html?utm_source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Feed%3A+ce
n_nano+%28Chemical+And+Engineering+News+NanoFocus%29&utm_content=Googl
e+Reader
IST's New Micro Flow Sensor for Ultra Low Gas-Flow Applications
Innovative Sensor Technology has developed a new MFS02
micro flow sensor that utilizes thin film technology to layer
platinum micro heaters and temperature sensors on an
ultra sensitive polymer membrane.
The MFS02 is capable of measuring the thermal mass flow of gases in a range from
0.001 to 2m/s (up to 50m/s), and has a chip temperature range of -40 to +150°C.
Polymer Membrane Construction
Using the same thin-film construction philosophy as IST's FS series flow sensors, the
MFS02 employs a special glass substrate with an ultra thin polymer membrane to
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achieve extreme sensitivity. A high performance material, the polymer is characterized
by outstanding thermal, mechanical and chemical behaviors. Reduced thermal
conductivity of the polymer membrane leads to better thermal contrast and thus better
sensitivity. Additionally, the sensor's glass substrate allows for a much higher
operating temperature, making the measurement of larger flow rates possible.
Custom Sensor Applications
IST's development of the micro flow sensor allows customers to specify dimensions
and resistor layouts to fit their own applications. The MFS02 features a rugged design
that is well-suited for soldering, conductive gluing, or wire bonding. The sensor
element can be mounted as an assembly on an electronic PCB or other carrier, and is
ideal for mounting in a bypass flow assembly for differential pressure applications. An
EVA Kit is available through IST for performance evaluation of the MFS02 micro flow
sensor.
Source: http://www.ist-ag.com/eh/istag/en/home.nsf/contentview/1629A01AC49A12CFC125784F003A1A88
b. Polymères pour l’électronique
Korean technology manufacturer LG has announced plans to produce
flexible OLED screens
The company is following Samsung in announced the move into flexible displays,
although it is not expected that they will be fully flexible, but rather thin and light when
behind rigid encapsulation. The company plans to have the screens ready for
commercialisation by the second half of 2013, reports The Korea Times.
LG and Samsung have become the biggest developers of OLEDs through 2012, and while
truly flexible displays are some way off, their thinness could add to a number of new
smartphones and tablets with thinner cases. LG manufactures screens for Apple's
iPhone, while Samsung manufacture for the iPad.
Source: http://www.plusplasticelectronics.com/consumerelectronics/lg-to-produceflexible-oled-displays-62689.aspx
UN GEL ORGANIQUE IMPRIMABLE FORTEMENT CONDUCTEUR
Zhenan Bao (au centre), avec son équipe de l'université de Standford.
Université de Standford peu onéreux et de mise en œuvre aisé, un gel conducteur de
nouvelle génération a été mis au point.
Des chercheurs de l’Université de Standford en Californie aux USA, ont mis au point un
gel conducteur qu’il est possible de mettre en œuvre avec une imprimante à jet d’encre.
Pilotée par la chimiste Zhenan Bao, l’équipe associe deux composés organiques (aniline
et acide phytique) afin d’obtenir un mélange simple et économique à produire. Surtout,
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il présente, d’après ses inventeurs, une très bonne conductivité électrique.
L’acide du composé se lie simultanément à six chaines polymériques ce qui a pour effet
de créer une structure en forme d’éponge. La surface potentielle augmente ce qui
engendre une conductivité supérieure à cette des composés polymériques déjà connus.
Liquide à la base, ce composé peut être pulvérisé ou imprimante avant sa phase de
gélification. Organique, il peut être exploité pour assurer une liaison entre systèmes
électroniques et biologiques.
http://www.industrie.com/it/un-gel-organique-imprimable-fortementconducteur.13664?emv_key=AJ5QmugnaTq78yA9MA#xtor=EPR-25
BMBF Project NEMO: Research on new OLED materials
After three years of intensive research in the field of new solution-processable materials
for OLEDs (Organic Light-Emitting Diodes), Merck and ten other partners from industry
and academia have successfully concluded the "New materials for OLEDs from
solutions" (NEMO) project co-funded by the German Federal Ministry of Education and
Research (BMBF). The newly developed materials can now be integrated into largesurface OLED components, e.g. for televisions, signage applications, and illumination for
objects or rooms. They are especially suited for printing processes which, thanks to their
high material utilization rates in comparison with conventional vacuum evaporation
processes, permit more economical production of OLEDs. The overall project budget
was € 29 million. Merck led the consortium of eleven partners.
In this project, Merck developed and tested new phosphorescent materials for red,
green and blue applications. For example, it was possible to increase the lifetime
extrapolated to 50% of initial brightness (= stability in use) of green triplet emitter
materials from 10,000 hours to more than 200,000 hours while at the same time
increasing the efficiency of these materials from 30 cd/A up to more than 70 cd/A
(candela/ampere) at a brightness of 1000cd/m².
"The success of the project is an enormous and important step for printable material
systems with very good performance data," says Dr. Udo Heider, Head of the OLED unit
at Merck. "We are enabling our customers to use cost-efficient manufacturing processes,
which thanks to their low material losses in production, will ultimately also benefit the
environment."
The scope of the project extended from soluble light-emitting materials, charge
transport materials, to new adhesives for reliable encapsulation of each OLED
component. In addition, physical tests were performed on the materials and on the
OLED components in order to gain more in-depth knowledge for future material
developments.
Apart from Merck, the following companies and institutes were involved in the project:
Humboldt University of Berlin, Delo Industrie Klebstoffe, Enthone GmbH, Fraunhofer
Institute for Applied Polymer Research IAP, Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG,
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the University of Potsdam, the University of Regensburg, as well as the University of
Tübingen.
Source: http://www.printedelectronicsworld.com/articles/bmbf-project-nemoresearch-on-new-oled-materials-00004739.asp
Une électronique à base de graphène de l'épaisseur d'une couche
atomique
Un film mince à base de graphène et de nitrure de bore se comporte comme un circuit
imprimé de l'épaisseur d'un seul atome. Il est dès lors possible, par ce moyen, de réaliser
des circuits intégrés ultra-minces, mais toutefois de résistance à la traction suffisante et
de hautes performances électriques. À terme, cette technologie offre des possibilités
pour l'électronique transparente.
Jusqu'à présent, des produits composés de matériaux en couches minces d'une
épaisseur de seulement quelques atomes existaient déjà. Contrairement aux dispositifs
semi-conducteurs traditionnels, un contrôle précis des propriétés électroniques est
possible en disposant des atomes individuels à des endroits précis dans le matériau. Ceci
peut être réalisé avec des technologies modernes, quoiqu'il y ait encore des obstacles à
la production de masse d'appareils électroniques en couches minces.
L'électronique moderne est composée de circuits intégrés: ce sont des rangées de
dispositifs semi-conducteurs tels que des transistors, reliés entre eux par un matériau
conducteur (du cuivre en général). Ces composants sont souvent assemblés en cartes de
circuits imprimés bon marché et aisées à fabriquer. Pour être commercialisable,
l'électronique nanométrique doit donc être tout aussi facile à fabriquer.
'Patterned regrowth'
Des chercheurs de l'université américaine de Cornell ont mis au point une méthode
prometteuse, qu'ils ont baptisés « Patterned regrowth ». Il s'agit d'un processus visant à
produire des films combinant le graphène et le nitrure de bore hexagonal (hBN) dans
une même structure d'un atome d'épaisseur, sans devoir y incorporer un substrat de
silicium. Compte tenu du fait que le graphène est un conducteur et que le hBN est un
isolant, les chercheurs ont été capables de garder les propriétés électroniques du film
précisément sous contrôle.
Représentation schématique d'un film d'un atome d'épaisseur avec une
structure de graphène conducteur (en gris) et de nitrure de bore isolant
(bleu-violet)
(Source : Jiwoong Park/Cornell University)
13
Septembre 2012
Le Patterned regrowth est basé sur la même technologie photo lithographique - soit la
déposition de couches successives - utilisée lors de la production de « wafers » ou
plaquettes de silicium. Le graphène et le nitrure de bore se développent dans des films
plats, structurellement uniformes. Si ces derniers devraient alors être combinés à un
matériau semi-conducteur, le développement de circuits intégrés d'un atome
d'épaisseur serait à portée de main.
Élaboration
Avec la nouvelle technique, une couche de graphène est déposée sur un feuillet de
cuivre, puis, le graphène est enlevé à certains endroits, selon un motif souhaité. Les
surfaces de cuivre mises à nu sont alors recouvertes d’hBN pour combler les vides. Cette
deuxième couche est constituée d’hBN ou de graphène supplémentaire, qui peut être
dopé par la présence de molécules, telles que l'hydrogène (H2) ou l'ammoniac (NH3),
afin de modifier les propriétés électriques du graphène. Étant donné que la nouvelle
couche a remplacé celle enlevée de la première, de nettes scissions ont pu être faites
entre le graphène conducteur et l’hBN isolant ou le graphène dopé (« jonction »). La
structure résultante agit comme une carte de circuits imprimés avec des pistes
conductrices et d’autres isolées. Bien que la chimie soit significativement différente, la
principale caractéristique est que la structure complète n'a que l'épaisseur d'un seul
atome.
L'équipe de recherche étudie maintenant, afin de réaliser des appareils opérationnels,
les matériaux qui conviendraient pour élaborer la couche semi-conductrice compatible
avec les films en couche mince de graphène-hBN.
Le potentiel
Des tests antérieurs ont démontré que l'électronique basée sur le graphène est très
flexible. L'électronique aisément produite à partir d'une seule couche atomique
représenterait donc une étape importante dans l'élaboration de dispositifs pratiques et
flexibles. Étant donné que les semi-conducteurs sont à la base de toute l'électronique
moderne, leur élaboration dans des dispositifs flexibles en couches minces offrirait
encore plus de possibilités pour de futures applications. La fabrication de circuits
intégrés en feuillets de quelques atomes d'épaisseur permettrait de les faire flotter sur
l'eau ou dans l'air, tout en présentant une résistance à la traction élevée et offrant des
performances électriques de haut niveau.
Suivant cette technique, le film atomique a été déposé sur un substrat de cuivre opaque.
Ce substrat était clairement visible à travers la monocouche atomique. La transparence
inhérente au film peut ainsi ouvrir la voie à une véritable électronique transparente.
Sirris explore également ces possibilités dans le domaine de l'électronique dans son
programme VIS 'Productverbetering dankzij ontwerp- en specificatieregels voor
elektronica realisatie en integratie gebaseerd op fysische modellering’ (Prosperita)'.
En savoir plus ? Contactez Sirris
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Septembre 2012
Sources: Sirris, Rob Van Tol , E-mail [email protected]
http://www.news.cornell.edu
http://arstechnica.com
c. Revêtement de surface
Surfaces that meet high requirements: the new scratch-resistant and
chemical-resistant PLEXIGLAS® Optical
Scratch-resistant and chemical-resistant material from new production line
Museum showcases have to meet stringent requirements. Visitors brush up against the
glazing, zips scratch over the surface, and fingers leave a myriad of prints. The
showcases therefore have to be frequently cleaned yet still offer a clear view of exhibits
for years to come. The new coated PLEXIGLAS® Optical was specifically developed for
applications like these.
The material is resistant to scratching and chemicals and is suitable for picture glazing,
furniture, exhibition booths and store fixtures as well as museum constructions. The
coating on one side ensures that the surface quality remains intact even when exposed
to heavy wear.
PLEXIGLAS® Optical with a scratch-resistant coating can be produced in thicknesses of
1.5 to 16 mm. The sheet is also UV-absorbing and therefore protects pictures and
exhibits against yellowing.
As a rule, both transparent and colored sheets can be provided with this coating.
Textured surfaces, such as matte or anti-glare materials, can also be manufactured. At
the time of product launch, the new PLEXIGLAS® grade is available in Clear high-gloss.
PLEXIGLAS® Optical is produced under clean-room conditions on a new production line
combination, and with a specially developed coating. The results are extremely scratchresistant and chemical-resistant sheets.
Source: http://corporate.evonik.com/en/media/press_releases/pages/newsdetails.aspx?newsid=29199
15
Septembre 2012
d.
Energie
Inverted polymer solar cell efficiency sets world record
New organic photovoltaic solar cells with 9.2%
efficiency could be on the market in 2013. Image
credit: Phillips 66
(Phys.org)—For many years, researchers have strived to reach the goal of 10%
efficiency for polymer-based organic photovoltaic (OPV) solar cells, a target widely
considered to be the threshold for commercial applications. Now in a new study,
researchers at the South China University of Technology in Guangzhou have constructed
an inverted OPV that has set a new record with a certified efficiency of 9.2%, a
significant improvement over the previous record-high efficiency of 8.37%. Expecting
the new design to catalyze developments to the 10% target in the near future, the
research team is partnering with Houston-based Phillips 66 and Solarmer, a
photovoltaic company in El Monte, California, to prepare for commercialization. Ads by
"In my opinion, the 10% target is not necessary for mass production; 5-8% is good
enough for this emerging photovoltaic technology," Hongbin Wu, a professor at South
China University of Technology, told Phys.org. "The 10% is a well-accepted figure by the
organic electronic community. However, since OPVs can be produced via a very costeffective way, lower power conversion efficiency is fine."
Although silicon solar cells have efficiencies climbing above 20%, the researchers
emphasize that OPV's low-cost production will make them competitive with the more
expensive silicon cells. However, the plastic-based OPVs have had to overcome another
problem in order to attract commercial interest: low stability that leads to short
lifetimes. This problem stems in part from the cathode, which is often made of a reactive
metal that easily oxidizes in air. Although encapsulating the cathode can minimize
degradation, researchers have discovered that they can completely eliminate the need
for this reactive metal by inverting the device architecture.
In an inverted cell, the electric charges exit the device in the opposite direction as in a
normal device. This happens because the positive and negative electrodes (which
absorb the negative and positive charges, respectively) are reversed. Inverting the
device architecture allows researchers to make the cathode out of a more suitable
material; in this case, the researchers used indium tin oxide (ITO) modified with the
polymer PFN.
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The inverted device structure of the new organic photovoltaic solar cell, consisting of a photoactive
layer (red) sandwiched between an anode and cathode. Image credit: He, et al. ©2012 Macmillan
Publishers Limited
While inverted OPVs enjoy longer lifetimes compared to regular OPVs, they typically
don't reach efficiencies as high as regular OPVs. But the current study has overturned
this stereotype that inverted OPVs have inferior performance, demonstrating that OPVs
can exhibit both good stability and high efficiency.
To achieve this good performance, the researchers took advantage of a characteristic of
inversion that is often overlooked: the ability to provide independent control of photon
harvesting from the Sun's spectrum, which can lead to increased absorption of photons.
The cell's photoactive layer, sandwiched between the two electrodes, absorbs incoming
photons and photogenerates charge carriers. As a result of the new improvements, the
photoactive layer can harvest more photons than a regular structure and therefore
generate a higher electric current density of 17.2 mA/cm2, compared with 15.4 mA/cm2
for the regular device.
"The key point lies in the device structure itself," Wu said. "When the conjugated
polymer PFN is used as the interlayer between the ITO substrate and photoactive layer,
it can both provide ohmic contact for electron extraction and optimize photon harvest."
The higher current enables the device to achieve its record efficiency, which was
certified by the Newport Technology & Application Center's Photovoltaic Lab in Long
Beach, Calif.
In terms of stability, tests showed that the inverted OPVs retained 95% of their initial
efficiency after 62 days, whereas the regular devices lost half their initial efficiency after
10 days.
As a bonus, the researchers also demonstrated that the design works for making semitransparent inverted PSCs, which might be used in windows, curtains, and invisible
electronic circuits.
Further, the researchers have calculated that their new design could reach the 10%
target by making some reasonable improvements. By collaborating with Phillips 66 and
Solarmer, they hope to bring the first OPV products to the market some time next year.
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Septembre 2012
"I am confident that, at the laboratory level, an efficiency of 10% can be reached very
soon," Wu said. "We continue to try our best to optimize OPV efficiency in all aspects
(from a variety of materials system, device structures). When the efficiency can meet the
requirement for further applications, we will conduct more in-depth investigations on
stability. Also, we are carrying out research on low-cost manufacturing via ink-jet
printing, roll-to-roll printing, etc."
Pour plus d’information: Zhicai He, et al. "Enhanced power-conversion efficiency in
polymer solar cells using an inverted device structure." Nature Photonics. DOI:
10.1038/NPHOTON.2012.190
Communiqué de presse: Phillips 66, South China University of Technology, and
Solarmer Energy Set a World Record in Solar Power Conversion Efficiency
http://www.phillips66.com/EN/newsroom/news_releases/2012NewsReleases/Pages/
08-21-2012.aspx
Source: http://phys.org/news/2012-08-inverted-polymer-solar-cellefficiency.html#jCp
La technologie OLED – le futur de l’énergie photovoltaïque ?
Les cellules solaires OPV (Organic Photovoltaic) représente une 3ième génération de
cellules. De quoi s'agit-il ? Quels sont les avantages et les inconvénients ?
Le principe de la diode organique OLED (Organic Light-Emitting Diode) est basé sur le
phénomène de l’électroluminescence. Dans l’évolution des technologies liées au secteur
photovoltaïque, cette technologie appelée OPV (Organic Photovoltaic) représente la
3ième génération de cellules.
Des couches de matériaux organiques sont prises en sandwich entre une cathode et une
anode (indium-étain, Al, Mg…) qui peuvent être transparentes. Sous l’effet d’un rayon
lumineux, un courant électrique est généré.
La difficulté réside dans le fait que dans un matériau organique, une charge est
généralement confinée à une ou deux molécules. Ce faible nombre de charges
disponibles caractérise le fait que l’électron-excité et sa place libre correspondante
(trou, chargé positivement) ne peuvent se séparer facilement l'un de l'autre. Ils migrent
ensemble jusqu’à ce que l'électron revienne à un état de repos.
Dès lors, pour séparer les charges, il est nécessaire d'utiliser un deuxième matériau très
friand d'électrons appelé accepteur d'électrons. L'attraction de l’électron pour ce
matériau va compenser celle qui le lie à son ancienne position. Toute la difficulté des
cellules photovoltaïques organiques est de trouver le matériau qui permettra cette
dissociation, et de s'assurer que l’électron excité ainsi que l'état libre au repos (le trou)
qui l'accompagne atteigne toujours une interface (appelée hétéro-jonction) avec le
second matériau avant que l'électron ne retombe au repos. Ceci a lieu en pratique à
l'échelle de quelques nanomètres à quelques dizaines de nanomètres.
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Septembre 2012
De plus, une fois séparé de son trou, l'électron doit encore trouver, jusqu'à l’extérieur du
dispositif, un chemin composé exclusivement du deuxième matériau; en effet en
repassant dans le premier, il aurait toutes les chances de recroiser la route d'un trou
laissé libre par un autre électron, et de retourner dans une position au repos.
Les recherchent actuelles se concentrent sur la caractérisation de ces matériaux (nano
polymères structurés, nanotubes, etc..)
Les avantages de ces futurs panneaux solaires sont leur transparence, leur mise en
œuvre et leur large gamme d’application (textile, télécommunication, plastique, etc.)
Leurs inconvénients actuels sont leurs faibles rendements (10%), leurs coûts élevés de
production et leur durée de vie limitée.
Comme on peut le voir dans le graphique ci-dessous, des progrès importants ont été
faits ces 5 dernières années sur l’augmentation du taux de conversion mais même si
théoriquement, il n’y pas de limite géométrique aux panneaux OPV, leur rendement
reste quand même faible à l’heure actuelle.
Pour résoudre ces inconvénients, de nombreux centres de recherche et universités
travaillent actuellement sur cette thématique.
Parmi ces équipes, on peut citer notamment les Universités de Hasselt, de Liège,
d’Aachen, d’Eindhoven et le centre IMEC, qui, à travers le projet européen ORGANEXT,
19
Septembre 2012
fournissent aux entreprises une plateforme de compétences vers de nouveaux produits
et applications basées sur la technologie OLED.
Sources: Sirris (Olivier Gramaccia), www.organext.org, www.konarka.com,
www.eight19.com
Imec and Solvay announce world record efficiency for organic PV
module
Imec and the chemicals company Solvay have announced an organic photovoltaic
module with a world-record certified efficiency of 5.5 percent*. An optimum
performance at module-level is a crucial step towards upscaling the production process
and successful commercialization of organic photovoltaic cells. This result was achieved
using a novel inverted bulk heterojunction architecture developed by imec in close
collaboration with Solvay and a proprietary ActivInkTMsemiconductor from Polyera.
Organic solar cells hold the potential for integration into building facades and windows,
due to their optical translucency and ability to be manufactured on large areas at highthroughput. The efficiency of organic solar cells is less dependent on the intensity and
the angle of the incoming light; however, to become a relevant industrial solution,
upscaling towards an industrial process is necessary, as is a further increase in
performance and longer lifetime.
Imec's research program on organic solar cells tackles all the challenges to make the
organic photovoltaic technology ready for market introduction. Imec developed a
dedicated inverted bulk heterojunction architecture for polymer-based solar cells. This
architecture simultaneously optimizes cell light management and increases device
stability. After demonstrating excellent efficiency results at the cell level in 2011, imec
and Solvay developed a process to integrate inverted bulk heterojunction solar cells in
an efficient module that uses 95 percent of the aperture area to generate electricity. A
module efficiency as high as 5.5 percent on a 16cm² aperture area was achieved,a worldrecord for organic photovoltaic modules.
Tom Aernouts, R&D group leader of organic photovoltaics at imec, noted: "We are
excited to have achieved these excellent results at module level. They are an important
step towards upscaling organic solar cell technology to high-volume production. With
further device and module structure optimizations and optimization of the photo-active
material of the cell, we will continue increasing efficiency and lifetime, which are
essential advancements for developing an industry-relevant technology for organic solar
cells."
Imec's organic photovoltaics activities are currently part of Solliance, a cross-border
R&D cluster that leverages the know-how of key players in thin film solar energy
technology in the Eindhoven-Leuven-Aachen triangle (ELAT region) to strengthen the
position of the region as a world player in thin film photovoltaics.
Source: http://www.energyharvestingjournal.com/articles/imec-and-solvay-announceworld-record-efficiency-for-organic-pv-module-00004761.asp
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Plastic solar cells cheaper and more sustainable
A Flinders University researcher has been developing a cheaper and faster way of
making large-scale plastic solar cells using a lamination technique, paving the way for a
lucrative new clean energy industry. The novel method, developed by PhD candidate
Anirudh Sharma is a promising alternative to the expensive fabrication techniques
currently used in the renewable energy sector, and would make the commercialisation
of plastic solar cell technology more viable.
While plastic solar cells have been researched for the past 15 years, Mr Sharma said the
current fabrication process, which involves vacuum conditions, was still relatively
expensive and time-intensive for large-scale production compared to his lamination
technique. "In the conventional method of fabricating plastic solar cells you have to
deposit various materials sequentially on top of each other in a sandwich structure but
over time the materials intermix, leading to device degradation," Mr Sharma, based in
the School of Chemical and Physical Sciences, said. "However my technique involves
deposition of materials on two different electrically conductive surfaces, followed by
lamination. It gives better control over the material intermixing and thus can give more
stable and better performing devices," he said.
"The entire lamination process is roll-to-roll compatible, which means that the
lamination technique could be integrated with printing machines similar to newspaper
printers. Therefore the materials can be deposited by printing and devices can be
fabricated by lamination at the same time, making the entire process scalable at
relatively much lower costs. This is a much cheaper way of fabricating solar cells
because you can make a large number of devices in a very short time, and this method of
self-encapsulation can potentially help improve the life-span of the device as well."
Mr Sharma said plastic solar cells were a cheaper and more sustainable form of
renewable energy compared with silicon-based devices. He added that for the past 50
years, the traditional solar panels which you see on rooftops have been made from
silicon but these cells are very expensive to produce because silicon requires excessive
amounts of energy to purify. Plastic solar cells, on the other hand, are really light and
flexible so they can be used to coat a whole range of different surfaces - they are
portable enough to put them on day to day carry bags and even camping tents - and
plastic itself is "cheap as chips".
"Building developers are already looking at integrating plastic solar cells with the latest
building designs by using plastic solar cell-coated window panes for new buildings so
this technology will definitely replace silicon in the very near future.And my research
shows real promise for a faster, more cost-effective way of making plastic cells," Sharma
said.
Mr Sharma was one of eight finalists in Flinders University's 2012 Three Minute Thesis,
a competition encouraging PhD students to explain their research in simple terms.
Source: http://www.energyharvestingjournal.com/articles/plastic-solar-cells-cheaperand-more-sustainable-00004756.asp?sessionid=1
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Septembre 2012
e.
Transport
Les composites dans l'industrie automobile
A l'occasion des cahiers mensuels, la rédaction de la veille actualité vous propose de
découvrir les nouveaux articles des bases documentaires.
Si à ses débuts, il y a plus d'une centaine d'années, une automobile était constituée
principalement de bois et d'acier, aujourd'hui elle rassemble de nombreux matériaux
appartenant aux grandes familles suivantes:
Matériaux ferreux: fontes, aciers, tôles (environ 62 % de sa masse);
Matériaux non ferreux: aluminium (fonte et tôle), cuivreux, magnésium (environ 9 %);
Matériaux minéraux: verre, céramique (environ 4 %);
Matériaux organiques: environ 25 %, répartis en moyenne de la manière suivante : 4 % :
élastomères, 6 %: peintures, adhésifs, textiles, fluides, 15 % : matériaux plastiques,
thermoplastiques (TP) ou thermodurcissables (TD).
Selon les véhicules, ces 15 % peuvent varier de 10 à 20 % et se répartir dans les
différentes fonctions constitutives d'un véhicule de la manière suivante:




Équipement intérieur ou habitacle: 50 %,
Applications extérieures: 30 à 35 %,
Pièces sous capot: 15 %,
Pièces de structure: 0 à 5 %.
À noter que le pourcentage d'utilisation des matériaux plastiques n'a cessé de croître
depuis le milieu des années 50/60, il était de 6 % dans les années 60/70.
Aujourd'hui, en moyenne 15 % pour un véhicule moyen de 1 300 kg, cela représente
environ 200 kg / véhicule de « matériaux plastique ».
Cette évolution est due au fait que le choix d'un matériau donné pour une application
donnée oblige à une confrontation de solutions afin de rechercher le meilleur couple
matériau/procédé de fabrication d'une pièce en tenant compte de nombreux critères :
des critères techniques et industriels liés à la capacité et à la disponibilité des moyens
industriels, des critères économiques liés au coût des matériaux et aux coûts de
production et enfin des critères sociaux guidant les orientations des choix du client final.
Les matériaux composites sont apparus dans l'industrie automobile au milieu des
années 1950. À cette époque, les matériaux et les procédés de transformation étaient
peu nombreux : essentiellement des matrices polyesters thermodurcissables renforcées
par des fibres de verre courtes, mises en œuvre manuellement dans des moules ouverts
ou fermés suivant le procédé SMC (Sheet Moulding Compound).
Actuellement, de nombreux matériaux et procédés de transformation sont à la
disposition des concepteurs.
Les matrices peuvent être thermoplastiques (polypropylène, polyamide,
22
Septembre 2012
polyuréthanne,....) ou thermodurcissables (polyester, vinylester, époxy,
polydicyclopentadiène, ...).
Les fibres de renforcement peuvent être en verre, aramide, carbone, thermoplastique,
voire végétales, utilisées sous forme coupée courte ou longue, continue, tissée, tressée,
tricotée......
Selon le type de matrices utilisées, TP ou TD, les procédés de mise en œuvre sont très
variés:





Injection (RTM – Resin Transfer Moulding, BMC-Bulk Moulding Compound, RIM –
Reaction Injection Moulding) ;
Compression et formage (SMC – Sheet Moulding Compound, GMT – Glass Mat
Thermoplastic, TRE – Thermoplastique Renforcé Estampable) ;
Pultrusion ;
Enroulement filamentaire ;
Infusion sous vide.
Les procédés en moules fermés et l'utilisation de résines contenant peu de styrène sont
aujourd'hui privilégiés afin de réduire les émissions de composés volatils dans les
ateliers (pour le styrène la limite maximale est de 20-200 ppm, voire 20-25 ppm dans
certains pays).
Source: http://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/materiauxthematique_6342/les-composites-dans-l-industrie-automobile-article_74496/
Pour en savoir plus: http://www.techniques-ingenieur.fr/basedocumentaire/materiaux-th11/materiaux-a-proprietes-mecaniques-42535210/lescomposites-dans-l-industrie-automobileam5600/?utm_source=Liens%2BArticles%2BITO&utm_medium=Crosslink%2BITO&utm_campaign=cross%2Blink%2BITonline
Les plastiques tiennent la route
C’est un fait acquis, l’avenir de l’industrie automobile européenne passe par l’innovation.
Objectif : construire des véhicules plus sûrs, plus légers, meilleurs pour l’environnement,
plus intelligents, plus… Un défi rendu possible notamment grâce aux performances
toujours croissantes des plastiques.
En 1974, les plastiques dans les automobiles représentaient à peu près 3 % de leur
poids. Près de quarante ans plus tard, ce ratio est quasiment dix fois plus important
puisqu’il dépasse les 25 %. Sur cette même période, la consommation des automobiles
en carburant a décru d’approximativement 14 %. Certes, les meilleurs rendements des
moteurs modernes ne sont pas étrangers à cette baisse de consommation. Mais ce n’est
pas la seule raison, loin s’en faut !
Lire la suite: http://www.plastic-lemag.com/applications/les-plastiques-tiennent-laroute/de-l-audace-encore-de-l-audace-toujours-de-l-audace
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Septembre 2012
f.
Bâtiment
Presents Polymeric Binders for Building Applications
São Paulo -- "Your + in Innovation and Quality" is the theme of the Wacker booth at the
2012 Concrete Show South America. (São Paulo, Brazil, August 29 - 31, 2012) the trade
show gives the Munich-based company a chance to present its innovative polymeric
binders for a wide array of concrete building applications. Wacker's product portfolio
includes specialty polymers for infrastructural applications, hydrophobic dispersible
polymer powders for dry renders and for external thermal insulation composite
systems, and binders for high-quality, self-leveling flooring compounds that meet even
the toughest environmental standards.
VINNAPAS® dispersible polymer powders enhance the final product, by, for example,
making it easier to process, improving its adhesive properties on all substrates,
increasing its flexibility and flexural strength, and making it better able to resist
weathering. These bene-fits make VINNAPAS® ideally suited for sophisticated
applications in concrete construction, such as renders and self-leveling compounds.
This will be the first time that Wacker has presented the new VINNAPAS® LL 5111 L on
the South American market. Developed for perfectly leveled surfaces, this dispersible
polymer powder produces an extraordinarily smooth, even surface, while exhibiting
considerable abrasion resistance, flexural strength, compressive strength and
outstanding defoaming properties that yield exceptionally smooth surfaces without air
pockets. The product also is highly forgiving when too much water is added, generating
an outstanding stabilizing effect that prevents sedimentation and produces an even,
bubble-free surface - even in the presence of excess water. Because it also complies with
the latest environmental and safety standards, VINNAPAS® LL 5111 L can be used for
formulating self-leveling flooring compounds that meet strict environmental standards,
such as those for EMICODE® or Blue Angel certification. In other words, this new
dispersible polymer powder is more than just an ideal binder for all selfleveling
compounds - it also represents a sustainable solution for the future.
Hydrophobic Dispersible Powders for Dry Facades
The VINNAPAS® 5048 H and VINNAPAS® LL 3030 H dispersible polymer powders round
out the Wacker portfolio of hydrophobic copolymer dispersible powders for the
construction industry. Based on vinyl acetate-ethylene copolymers (VAE), VINNAPAS®
5048 H makes mortars more durable, reducing the amount of water they absorb while
lending them excellent processing characteristics. The hydrophobic properties of
VINNAPAS® 5048 H are also so powerful that further hydrophobic additives are not
generally needed. Its ability to improve mortar adhesion to even the most difficult
surfaces (such as expanded polystyrene sheets and other organic substrates) makes this
powder ideal for use in energy-saving, external thermal insulation composite systems
(ETICS).
Based on a patented vinyl chloride-ethylene copolymer (VCE), VINNAPAS® LL 3030 H
24
Septembre 2012
likewise achieves high marks for its out-standing adhesive properties. In addition to
increasing hydrophobicity, this product also produces favorable mechanical properties
in finished products: when used to improve grouts, for instance, VINNAPAS® LL 3030 H
eliminates the need for additional binder combinations, simpli-fying formulations and
making manufacturing processes more reli-able. Plus, VINNAPAS® LL 3030 H lends
considerable hydrophobicity to skim coats, plasters and ETICS while at the same time
generating excellent mechanical properties. In many cases, this allows manufac-turers to
omit secondary work stages, which has a positive impact on the amount of time and
money spent at the construction site.
Enhanced Sprayed Concrete for Tunnel and Mining Applications
At the Concrete Show South America, Wacker further presents ETONIS® polymers for
enhancing the sprayed concrete used in tunnel and road construction, mining, and
special civil engineering applications. In tunnel construction applications, polymermodified concrete is sprayed onto the tunnel walls, where its primary function is to
consolidate loose rock as the tunnel is driven. At the same time, polymer-modified
sprayed concrete also serves as a barrier against water seepage and reduces the amount
of additives in the formula-tion. By improving adhesion, the polymer significantly
reduces re-bound in concrete sprayed onto the tunnel wall, which, in turn, improves
spray performance, reducing material consumption and the costs of transportation and
disposal. ETONIS® polymers speed up tunnel construction and reduce system costs
immensely, thereby increasing the efficiency and cost-effectiveness of road, tunnel and
underground construction projects.
Source: SpecialChem http://www.specialchem4adhesives.com/resources/latest/displaynews.aspx?id=6188
g.
Médical, santé
Super gel: Biocompatible material developed at Harvard has deep
potential
Image courtesy of Jeong-Yun Sun and Widusha
R. K. Illeperuma
By themselves, polyacrylamide gels (a) and
alginate gels (b) are brittle. The new hydrogel
(c), however, has a more complex molecular
structure that helps to dissipate stress across a
wide area. The red circles represent calcium
ions, and the blue triangles and green squares
represent covalent crosslinks between chains.
A team of experts in mechanics, materials science, and tissue engineering at Harvard has
created an extremely stretchy and tough gel that has potential as a replacement for
damaged cartilage in human joints.
The new material, a hydrogel, is a strong hybrid of two weak gels. Not only can it stretch
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Septembre 2012
to 21 times its original length, but it is also tough, self-healing, and biocompatible —
attributes that open up new opportunities in medicine and tissue engineering.
The material, its properties, and a simple method of synthesis are described in the Sept.
6 issue of Nature.
“Conventional hydrogels are very weak and brittle — imagine a spoon breaking through
jelly,” said lead author Jeong-Yun Sun, a postdoctoral fellow at the Harvard School of
Engineering and Applied Sciences (SEAS). “But because [these gels] are water-based and
biocompatible, people would like to use them for some very challenging applications like
artificial cartilage or spinal disks. For a gel to work in those settings, it has to be able to
stretch and expand under compression and tension without breaking.”
The researchers used a razor blade to cut a 2-cm notch across the gel. In the image
above (left), the gel has been stretched very slightly so that the notch is visible. This
damaged gel was still able to stretch to 17 times its initial length without breaking.
Photo courtesy of Jeong-Yun Sun
The researchers used a razor blade to cut a 2-cm notch
across the gel. In the image above (left), the gel has been
stretched very slightly so that the notch is visible. This
damaged gel was still able to stretch to 17 times its initial
length without breaking. Photo courtesy of Jeong-Yun Sun
Sun and his co-authors were led by Professors Zhigang Suo, Joost J. Vlassak, and David J.
Mooney.
To create the new hydrogel, the researchers combined two common polymers. The
primary component is polyacrylamide, known for its use in soft contact lenses and as
the electrophoresis gel that separates DNA fragments in biology labs; the second
component is alginate, a seaweed extract that is commonly used to thicken food.
Separately, these gels are both quite weak — alginate, for instance, can stretch to only
1.2 times its length before it breaks. Combined in an 8-to-1 ratio, however, the two
polymers form a complex network of cross-linked chains that reinforce one another. The
chemical structure of this network allows the molecules to pull apart very slightly over a
large area instead of permitting the gel to crack.
The alginate portion of the gel consists of polymer chains that form weak ionic bonds
with one another, capturing calcium ions (added to the water) in the process. When the
gel is stretched, some of the bonds between chains break — or “unzip,” as the
researchers put it — releasing the calcium. As a result, the gel expands slightly, but the
polymer chains themselves remain intact. Meanwhile, the polyacrylamide chains form a
gridlike structure that bonds tightly with the alginate chains.
If the gel acquires a tiny crack as it stretches, the polyacrylamide grid helps to spread the
pulling force over a large area, tugging on the alginate’s ionic bonds and unzipping them
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here and there. The research team showed that even with a huge crack, the hybrid gel
can still stretch to 17 times its initial length.
The researchers pinned both ends of the new gel in clamps
and stretched it to 21 times its initial length before it broke.
Photo courtesy of Jeong-Yun Sun
Importantly, the new hydrogel is capable of maintaining its elasticity and toughness
over multiple stretches. Provided the gel has time to relax between stretches, the ionic
bonds between the alginate and the calcium can “re-zip.” The researchers have shown
that raising the ambient temperature can accelerate this process.
The researchers’ combined expertise in mechanics, materials science, and
bioengineering enabled them to apply two concepts from mechanics — crack bridging
and energy dissipation — to a new problem.
“The unusually high stretchability and toughness of this gel, along with recovery, are
exciting,” said Suo. “Now that we’ve demonstrated that this is possible, we can use it as a
model system for studying the mechanics of hydrogels further, and explore various
applications.”
Beyond artificial cartilage, the researchers see potential for the new hydrogel in soft
robotics, in optics, in artificial muscle, and as a protective covering for wounds.
Source: http://news.harvard.edu/gazette/story/2012/09/supergel/#.UEnsrsylwww.email
Nanocrystals bond silicone to PTFE
The potential for silicone in medical applications keeps growing.
In the newest development, researchers in Germany have discovered a way to join
silicone and polytetrafluoroethylene (PTFE) using nano-scaled crystal linkers as internal
staples. A major side benefit is that it's a purely mechanical process, ensuring no change
in the chemical structure of the polymers.
Potential applications include breathing masks, implants or sensors.
"If the nano staples make even extreme polymers like Teflon
(PTFE) and silicone stick to each other, they can join all kinds of
other plastic materials", says Professor Rainer Adelung, who runs
the functional nano materials group at the Institute of Materials
Science in Kiel that participated in the announcement of the
discovery.
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Tetrapod shape aids bonding (CAU, Xin Jin)
The key to the approach is the use of very tiny crystals made of zinc oxide that are
shaped like tetrapods with four legs protruding from the point of origin. They interlock
and form strong bonds, and have been used in larger forms in coastal protection.
Here's how it works: zinc oxide crystals are distributed carefully on a heated layer of
PTFE, kind of like sprinkling sugar on partially baked cookies. After silicone is poured on
top, the polymer sandwich is heated to 100°C for less than sixty minutes.
"It's like stapling two non-sticky materials from the inside with the crystals: When they
are heated up, the nano tetrapods in between the polymer layers pierce the materials,
sink into them, and get anchored", says Xin Jin, the first author of the publication, who is
currently working on her PhD thesis. Her supervisor, Yogendra Kumar Mishra, adds: "If
you try to pull out a tetrapod on one arm from a polymer layer, the shape of the tetrapod
will simply cause three arms to dig in deeper and to hold on even firmer."
The peel strength of the composite structure is 200 Newtons per meter, which is
described as similar to peeling sticky tape off glass. "The stickiness we have achieved
with the nano tetrapods is remarkable, because as far as we could verify, no one has
ever made silicone and Teflon stick to each other at all," says co-author Lars Heepe, PhD
student from the Zoological Institute of Kiel University.
Adelung said fundamental research on the project will continue as practical applications
are pursued. One of the business partners-- nanoproofed GmbH-- is currently
developing a product for painting on top of silicone.
The work was conducted within the German Research Foundation (DFG)-funded
Collaborative Research Center 677 "Function by Switching".
Source: http://www.plasticstoday.com/articles/nanocrystals-bond-siliconeptfe0829201201
Créer des vaisseaux sanguins artificiels, aujourd’hui c’est possible !
Des travaux de recherche menés par une équipe allemande ont permis de
créer une sorte de petites pailles en plastiques qui peuvent servir de
vaisseaux sanguins artificiels. Le projet baptisé ‘Biorap’ qui a duré trois ans
réunissant cinq départements du Fraunhofer Institute est un succès. Les
structures de base des vaisseaux ont été créées en se basant sur la méthode
d’impression 3D qui consiste à superposer les couches les un es contre les
autres afin d’avoir une structure tridimensionnelle. Les vaisseaux artificiels
ont les mêmes propriétés mécaniques que les vaisseaux naturels d’un point
de vue élasticité et biocompatibilité. Ces scientifiques cherchent
actuellement à tapisser la surface en contact avec le sang avec des cellules
endothéliales pour éviter les problèmes de rejet dus aux réponses
immunitaires liées à une greffe. Il faudra donc attendre encore quelques
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Septembre 2012
années pour espérer voir la toute première greffe de vaisseaux sanguins
artificiels.
Source: http://www.bio-focus.org/detail-article.php?id=74
6. RECYCLAGE, ENVIRONNEMENT, REGLEMENTATIONS
Nouvelles matières plastiques issues de matériaux recyclés
La montagne de déchets en plastique et le prix toujours plus cher des matières
premières forment un problème croissant pour le futur. Pourtant, ceci pourrait
présenter une source d'opportunités pour le recyclage. Ce potentiel se traduit par de
nouveaux produits et même, par du véritable combustible.
L'utilisation de matières plastiques est profondément enracinée dans notre société.
Comme la matière première principale nécessaire, le pétrole, devient de plus en plus
rare, il devient de plus en plus complexe et donc coûteux de le transformer,
encourageant la recherche d'alternatives. Les prix des matières plastiques sont déjà sous
pression constante à cause de la fluctuation des prix du pétrole. Nous sommes de par la
même occasion confrontés à beaucoup de désagréments causés par les déchets
plastiques. Le matériau est très résistant, ne se désagrège que lentement et a un cycle de
vie bien plus long que prévu initialement ou que ce soit nécessaire. Des masses de
plastiques s'amoncellent ainsi dans les décharges publiques, dans les fours
d'incinération ou dans l'environnement, alors que le plastique est très approprié pour le
recyclage.
La situation aujourd'hui et celle du futur
Les défis d'aujourd'hui se profilent sur deux fronts. Comment aborder la problématique
de la montagne de déchets et comment nous préparer aujourd'hui à des pénuries
futures ?
La stimulation de la croissance du marché en matériaux et en produits recyclables est
une piste. Cela peut créer pas mal d'opportunités, mais représente aussi des obstacles.
Selon une étude réalisée par le BIR (Bureau International du Recyclage), une réduction
de 7 pour cent des gaz à effet de serre de l'objectif total de la CE seraient atteints si les
déchets plastiques étaient recyclés ou reconvertis en énergie. Le recyclage pourrait
également contribuer à alléger le déficit considérable en polymères qui s'annonce en
Europe et aux États-Unis.
Quoique la quantité de déchets plastiques récoltée en Europe diminue de manière
drastique, une grande part n'est pas encore recyclée. Actuellement moins de 10 pour
cent des plastiques sont recyclés en biens durables au niveau mondial. À contrario, plus
de 90 pour cent de l'acier, du cuivre et de l'aluminium issus de ce même flux de déchets
sont récupérés pour le recyclage. La quantité de plastique qui est traitée dans les
voitures par exemple, est une source importante pour le recyclage.
La flexibilité semble être la principale compétence des entreprises de recyclage. Les
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grandes entreprises gagnent du terrain dans les domaines de la gestion des déchets et
du recyclage, stigmatisant la concurrence. Et pourtant, il restera toujours de la place
pour les petites entreprises flexibles sur des marchés géographiquement isolés, pour
des matériaux spéciaux, de nouvelles sources, de nouveaux clients, ...
Opportunités de recyclage et “downcycling”
Le recyclage des matériaux est une solution, mais la qualité du matériau pose un
problème : une dégradation de la matière première intervient souvent dans le
processus, et l'on parle alors plutôt de « downcycling » (ou décyclage) menant à un
produit dévalorisé. Le matériau recyclé n'a plus la pureté de la matière première
originelle, et désormais l'accent doit être mis sur la « pureté » du flux de déchets. La
mesure de décyclage d'un matériau dépend de multiples facteurs. Les plastiques sont
plus sensibles au décyclage que les matériaux tels que le métal et le verre. Ainsi, par
exemple, le PVC ou le PET ne conviennent pas au mélange avec d'autres matières
thermoplastiques pour le recyclage.
Les flux mixtes doivent donc soit être séparés en fractions plus pures soit dévalorisés. Ce
processus offre également des possibilités pour le développement de nouveaux
produits. L'exemple classique de produits décyclés est le mobilier urbain. Il s'agit dans
ces cas de profilés extrudés massifs. D'autres options se dessinent dans le cas de flux de
plus grande pureté. Nous analysons quelques exemples récents de la façon dont les
plastiques peuvent être utilisés comme matières premières pour de nouveaux produits :
Produits de consommation
Le fabricant de produits ICT Fujitsu réutilise de vieux CD et DVD pour la fabrication de
Notebooks. La société a mis au point un procédé de recyclage pour la fabrication de
panneaux frontaux à partir de disques. Ces derniers sont collectés, triés et recyclés au
préalable. Le recyclage des plastiques n'est pas aussi simple qu'amonceler quelques
pièces en plastique, de les fondre et de les mouler pour en faire un nouveau produit. Afin
d'obtenir les propriétés des matériaux qui sont requises pour des Notebooks, il faut
d'abord identifier le même type de plastique à collecter avant traitement. Même les plus
petites différences, la moindre salissure ou un défaut visuel peuvent faire en sorte que la
qualité requise ne soit pas atteinte. Le polycarbonate des CD et des DVD s'est prouvé le
plus approprié, en partie parce qu'il ne contient pas de contaminants indésirés, comme
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souvent, des additifs retardateurs de flamme. La société a été en mesure de réduire sa
consommation annuelle de matières plastiques de plus de 10 tonnes, et de réduire les
émissions de CO2 de 15 pour cent.
Vue d'ensemble schématique du processus de recyclage
(Source : Fujitsu Ltd)
Sony utilise également des matériaux recyclés (SoRPlas) dans ses produits. Les
matériaux développés par la société consisteraient jusqu'à 99 pour cent de plastique
recyclé à partir de disques optiques, de films et de panneaux de télévision par exemple,
en combinaison avec un nouveau type de retardateur de flammes. Sony compte de ce fait
réduire ses émissions de CO2 lors de la production (transport y compris) d'environ 80
pour cent par rapport à la fabrication de produits à partir de plastic neuf et d'agents
retardateurs de flammes traditionnels.
D'autres exemples de produits qui consiste (en partie) de plastique recyclé sont les
cadres de bicyclettes en bouteilles PET recyclées, produits par le brésilien Muzzicycles,
et des vêtements (« fleece ») de divers fabricants de vêtements, tel l'américain
Patagonia. Cette marque extrait le polyester entre autres de bouteilles en plastique pour
fabriquer des fibres de polyester pour la confection de vêtements.
Plus près de chez nous, d'autres créatifs font usage de matériaux recyclés : Buzzispace à
Anvers développe et fabrique des paravents et utilise à cet effet des matières recyclées.
Comme par exemple du feutre consistant en 100 pour cent de PET recyclé. La célèbre
marque de papeterie belge Atoma a conçu une gamme actuelle de leurs cahiers typiques
comprenant une page de couverture élégante d'un matériau similaire, œuvre du
designer belge Alain Berteau.
Un cadre de bicyclette fabriqué à partir de bouteilles
en PET recyclées
(Source : Muzzicycles)
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Combustible
Les déchets plastiques, outre le fait de pouvoir être recyclés en objets, peuvent aussi
servir de combustible. La technologie Cynar a été développée par l'irlandais Cynar Plc.
Elle permet de convertir une large gamme d'ELP (« plastique en fin de vie ») en
combustibles liquides, tels que le diesel (ELPD, ou End of Life Plastic to Diesel), à la
teneur en soufre réduite et à l'indice de cétane accru (c'est un indice de combustion
spontanée sous l'effet de la pression et de l'oxygène) par rapport à la version classique.
Les clés de la technologie sont la pyrolyse et la distillation. Aucune émission ne serait
libérée au cours du processus. La première usine est déjà en service et est située en
Irlande. La seconde est prévue au Royaume-Uni. En tout, une dizaine d'usines devraient
voir le jour. Chaque usine pourrait traiter jusqu'à 20 tonnes par jour de plastiques en fin
de vie. Un taux de conversion de 95 pour cent mènerait à une production de 19 000
litres de combustible qualitatif. Chaque usine aurait une capacité annuelle de 6 000
tonnes. L'entreprise a, pour cette technologie, engagé des partenariats divers.
(Source : Cynar Plc)
Cette technologie a déjà été testée dans les voitures et sera bientôt utilisée pour la
première fois dans un avion à hélices (un Cessna 182), pour un vol d'essai de Sydney, en
Australie, jusqu'à Londres, au Royaume-Uni. 4 000 litres de carburant sont nécessaires
pour ce vol, pour lesquels 5 tonnes de déchets plastiques sont requis. L'exemple vise
ainsi à démontrer que le carburant synthétique est utilisable dans un large cadre
d'applications pratiques. Il remplacerait partiellement les combustibles fossiles utilisés
par exemple pour les avions volant à basse altitude (moins de 2 400 m).
Planet people profit
Il n'est pas toujours facile de trouver la voie vers des applications de ce genre et/ou
d'opportunités de moindre envergure. Le projet 3P Scan a été développé au sein du
projet « Open Raam » afin d'assister les entreprises à ce sujet. Il permettra à ces
dernières de tracer des lignes guides menant à de réelles améliorations dans l'utilisation
durable des matériaux et des techniques. L'analyse 3P Scan n'est pas un instrument de
mesure d'évaluation d'une entreprise, mais un outil pour détecter et identifier les
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Septembre 2012
améliorations possibles. Le 3P Scan se concentre sur les aspects écologiques, sociaux et
économiques (Planet. People. Profit.) de produits autant que de processus, avec un
accent explicite sur l'innovation durable à l'aide de la technologie des matériaux.
Le 3P Scan à l'échelle des PME permet de détecter les opportunités pour l'entreprise
globale. Pour une grande entreprise, le champ de recherche se concentre sur l'un des
produits ou des procédés des processus de l'entreprise.
Dans un prochain article, nous abordons les problèmes et les opportunités liés au
recyclage des déchets plastiques en mer.
Sources: Sirris, Thomas Vandenhaute
http://www.recyclinginternational.com
http://www.bir.org
http://www.gizmag.com
http://www.fujitsu.com
http://www.sony.net
http://www.muzzicycles.com.br
http://www.patagonia.com
http://www.buzzispace.com
http://www.atoma.be
http://www.cynarplc.com
http://www.smartplanet.com
http://cleantechnica.com
http://openraam.eu
Vers un nouveau béton réutilisant le plastique des ordinateurs usagés
Pourrons-nous bientôt réutiliser les déchets plastiques des équipements électriques et
électroniques pour fabriquer des matériaux de construction? C'est la question à laquelle
tentent de répondre les chercheurs du Département des structures de l'Institut de
construction et d'architecture de l'Académie slovaque des sciences.
Dans le cadre de cette étude, l'équipe du Département des structures s'est plus
particulièrement intéressée à la fabrication des mélanges pour béton de type prêt à
l'emploi et à la possibilité de substituer une partie des agrégats classiquement utilisés
par de nouveaux agrégats à base de plastique recyclé issu des équipements électriques
et électroniques usagés. Après avoir étudié les caractéristiques de travail, physiques et
mécaniques, de mélanges de référence (à partir d'agrégats du Danube entre autres), ils
les ont comparées à celles des mélanges utilisant les déchets plastiques.
Les premiers résultats ont permis de constater des différences entre les propriétés
mécaniques des deux matériaux, notamment en ce qui concerne les performances
d'adhérence. En effet, l'agrégat plastique se présente sous forme plane avec une surface
lisse ce qui rend la liaison avec la pâte cimentaire plus difficile que pour les agrégats
compacts traditionnels tels que le gravier naturel. Il est cependant possible de traiter
cette surface de contact afin d'améliorer la capacité de mouillage du matériau. Les
chercheurs du Département des structures ont expérimenté différentes méthodes pour
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Septembre 2012
la modification de la surface d'un polymère et les ont appliquées aux agrégats à base de
plastique recyclé.
Plusieurs expériences ont ensuite été menées en variant les proportions d'agrégats
classiques et d'agrégats à base de plastique dans le mélange pour béton. Elles ont permis
la création d'un tableau de valeurs des caractéristiques mécaniques et physiques du
matériau en fonction de sa teneur en plastique recyclé. Il serait donc possible pour un
architecte de choisir le mélange approprié en fonction de ses besoins avec pour seule
contrainte que les agrégats à base de plastique recyclé ne représentent pas plus de 25%
de la quantité totale d'agrégats utilisée dans le mélange.
Les résultats de ces travaux permettent d'envisager la réutilisation des composants
plastiques des équipements électriques et électroniques usagés dans la fabrication de
béton léger. Il reste toutefois à étudier les caractéristiques d'absorption, la
carbonatation et la durabilité du matériau. Si ces propriétés se révèlent équivalentes à
celles des matériaux classiques, les nouveaux composites à base de plastique recyclé
représenteraient une alternative bon marché ainsi qu'une première réponse aux
problèmes de gestion des déchets solides générés par la production du plastique, le tout
en économisant de l'énergie.
Source: http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/71056.htm
Les déchets plastiques marins en tant que matière première de
produits recyclés
Que nous devrions évoluer vers des produits plus durables est certain, mais comment
pouvons-nous maintenant gérer la pollution existante ? Contrairement aux déchets
plastiques terrestres, la « mer de plastique » nécessite une approche de recyclage
différente. Éclairons la situation et soulignons quelques initiatives.
Nous avons déjà, dans un précédent article, décrit quelques possibilités liées au
recyclage des plastiques (Techniline 21.09.2012 - Nouvelles matières plastiques issues
de matériaux recyclés). Les déchets plastiques marins sont cependant d'une tout autre
nature et requièrent une approche quelque peu différente.
Une plaque de déchets marins croissante
Les tonnes de déchets plastiques qui polluent les mers, ont des effets néfastes sur
l'environnement. Ce sont surtout les oiseaux de mer qui en sont les victimes les plus
fréquentes, car ils picorent les déchets en même temps que leur nourriture. Mais
l'influence néfaste de ces déchets marins se fait aussi également sentir de plus en plus
sur terre, et ceci, dans nos régions ! Il est apparu à la fin de l'été que les moules de la mer
du Nord étaient contaminées par de petites quantités de matières plastiques. Le
problème n'est pas facile à résoudre, car la complexité de repêcher le plastique pur est
plus grande : le plastique se désagrège en particules fines sous l'influence de l'eau de
mer salée et des rayons solaires ultraviolets. Il entre alors dans la chaîne alimentaire de
la faune marine. La pollution ne consiste donc pas, ou non exclusivement, de fragments
visibles, mais principalement de granulés sphériques d'un diamètre n'excédant pas
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Septembre 2012
quelques millimètres, pénétrant ainsi facilement dans l'écosystème. Contrairement au
plastique « terrestre » immédiatement recyclé, la qualité du matériau flottant en mer
(pendant longtemps) est bien souvent détérioré et de moindre qualité.
Approche stratégique et accroissement d'échelle
Que la problématique soit reconnue dans le monde entier et qu'elle nécessite une
approche plus structurée, a été démontré lors de la conférence Rio + 20 de juin dernier.
À cette occasion, l'accent était mis sur la façon dont les entreprises peuvent trouver des
solutions grâce à l'accroissement d'échelle des nouvelles technologies, des produits et
processus. Différentes politiques possibles ont été examinées pour accroître les volumes
de recyclage, telles qu'étendre la responsabilité des fabricants, la sélection alternative de
matériaux avec une empreinte écologique moins nocive et des méthodes de production
innovatrices exigeant moins de plastique. La hausse des prix des plastiques est un
incitant supplémentaire pour les industries à réaliser des actions ciblées.
Le projet de recherches Plastic Free Ocean a identifié les technologies clés requises afin
de réduire totalement la mer de plastique. Certaines d'entre-elles sont déjà en cours
d'utilisation. Des systèmes simples sont déjà disponibles aujourd'hui de pré triage
simplifié pour les consommateurs et les entreprises. Ils sont capables de faire la
distinction entre les diverses catégories de déchets et de les rediriger vers les centres de
traitement les plus appropriés. Des décharges existantes peuvent ainsi être triées,
autorisant la conversion de millions de tonnes de déchets dangereux en produits et/ou
en énergie. De tels processus d’« urban mining » sont rentables et indépendant.
Un exemple en est la société américaine MBA Polymers qui recycle des plastiques à
partir de flux de déchets mixtes. Elle a déployé un processus consommant 20 pour cent
d’énergie en moins par rapport à ce qui est nécessaire pour la production de nouveaux
plastiques. En faisant usage de ces déchets plastiques mixtes, l'entreprise a créé de
nouveaux marchés pour ses matériaux à une fraction du coût de revient initial de la
production de nouveaux matériaux. La société donne ainsi une plus-value à des matières
qui sont souvent considérées comme n’en ayant aucune.
Vue d'ensemble schématique du
traitement des déchets par des
usines de recyclage (MRF-« Material
Recovery Facility »)
(Source : Plastic Free Ocean)
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Septembre 2012
Actuellement, l'industrie du recyclage effectue bien des recherches et marque des
avancées. Toutefois, l'obstacle majeur est encore représenté par la grande indifférence
et l'ignorance des pouvoirs politiques et du public sur les possibilités de recyclage.
Quoique des investissements gigantesques ne soient bien souvent pas requis, ils
auraient des impacts positifs majeurs sur l'environnement, les emplois et les profits.
Un obstacle majeur à l'augmentation de la proportion de matériaux recyclés dans les
produits d'aujourd'hui est une fois de plus le flux incertain de matières premières
recyclées. Les flux continus de déchets purs de matériaux deviennent dès lors plus
importants et économiquement intéressants. Il est nécessaire, afin de mettre la relation
entre l'offre et la demande en équilibre et de mettre le cycle en mouvement, de modifier
la perception des consommateurs et de réduire le seuil de coût du recyclage.
En outre, de nouvelles méthodes et développements sont requis pour repêcher les
déchets marins de façon plus efficace. Un mouvement se dessine également dans cette
direction. Ainsi, un groupe d'étudiants français ont réalisés un « drone marin » afin de
récupérer les déchets plastiques sous-marins en mer. La plateforme fonctionnerait
comme un aspirateur géant capturant les ordures errantes. Un système répulsif sonore
empêcherait les animaux marins d'être capturés dans l'embouchure du drone. Les
promoteurs du système pensent que le concept de leur invention est rentable et qu’ils
sont capables de produire des plastiques recyclés moins chers que des nouveaux, en
récoltant de grandes quantités sur des grandes surfaces. Des investissements seront
encore nécessaires pour commercialiser le concept. Une structure doit être mise en
place et des prototypes doivent encore être développés.
Les déchets deviennent matières premières
Des entreprises comme Electrolux essayent d'aborder le problème des déchets marins
par des initiatives comme leur « Vac from the sea », une version produite en quantité
limitée « limited edition » d'aspirateurs durables fabriqués avec des matériaux puisés
dans différentes mers et océans du monde. Les techniques utilisées pour « récolter » le
matériau dépendent de l'emplacement et varient de la plongée à l'écrémage à la surface
de l'eau. La société collabore tant avec des volontaires qu'avec des experts qui
connaissent bien la problématique.
Le producteur américain de savon Method, fait usage de plastique recyclé depuis
longtemps pour ses bouteilles et flacons. Il a récemment dévoilé son prototype de
nouvelle bouteille, produite en plastique recyclé dont 25 pour cent des déchets
plastiques sont marins. Cette année encore, il commercialisera son savon Sea Mineral,
dont l'emballage est composé de 10 pour cent de plastique errant récolté en mer aux
environs d'Hawaï. Afin d'atteindre cet objectif, le producteur de savon s'est allié le
concours d'un fabricant spécialiste du recyclage et de diverses organisations, établissant
ainsi une véritable chaîne d'approvisionnement logistique.
Le projet Anglais Sea Chair traite les déchets plastiques marins avant de les convertir en
mobilier. Studio Swine et Kieren Jones ont innové un système de collecte des déchets
pour convertir ces derniers en mobilier. À terme, le projet vise à utiliser des bateaux de
pêche adaptés à la collecte des déchets et capables de les transformer en produits à bord
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Septembre 2012
même. Le projet se limite provisoirement à produire des meubles à partir de granulés
plastiques (larmes de sirènes ou « nurdles ») d'un diamètre d'environ 4 mm, provenant
d'installations industrielles. Ces granulés n'ont pas encore été extrudés, et sont donc
idéaux pour la production. Le résultat est un simple tabouret à trois pattes. Chaque
chaise ou tabouret porte une étiquette mentionnant les coordonnées géographiques de
l'endroit où le plastique dont il est produit a été pêché.
La « pêche au plastique » deviendrait donc une activité économiquement viable et
rentable en raison si la mise en œuvre se fait à l'aide de technologies adéquates.
À gauche: aspirateur « Vac from the sea »
- Version Mer du Nord Edition (Source :
Electrolux)
Au milieu: Tabouret Sea Chair (Source :
Sea Chair)
À droite: flacon pour le nouveau savon
pour les mains « sea mineral » de Method
(Source : Peter McCollough/Wired)
Planet people profit
Il n'est pas toujours facile de trouver la voie vers des applications de ce genre et/ou
d'opportunités de moindre envergure. Le projet 3P Scan a été développé au sein du
projet « Open Raam » afin d'assister les entreprises à ce sujet. Il permettra à ces
dernières de tracer des lignes guides menant à de réelles améliorations dans l'utilisation
durable des matériaux et des techniques. L'analyse 3P Scan n'est pas un instrument de
mesure d'évaluation d'une entreprise, mais un outil pour détecter et identifier les
améliorations possibles. Le 3P Scan se concentre sur les aspects écologiques, sociaux et
économiques (Planet. People. Profit.) de produits autant que de processus, avec un
accent explicite sur l'innovation durable à l'aide de la technologie des matériaux.
Le 3P Scan à l'échelle des PME permet de détecter les opportunités pour l'entreprise
globale. Pour une grande entreprise, le champ de recherche se concentre sur l'un des
produits ou des procédés des processus de l'entreprise.
Article apparenté
Techniline 21.09.2012 - Nouvelles matières plastiques issues de matériaux recyclés
Source: Sirris, Personne de contact: Thomas Vandenhaute
http://www.knack.be
http://www.standaard.be
http://www.greenbiz.com
http://www.plasticfreeocean.org
http://www.smartplanet.com
37
Septembre 2012
http://www.elieahovi.com
http://group.electrolux.com
http://www.gizmag.com
http://seachair.com
http://www.treehugger.com
http://www.wired.com
http://openraam.eu
7. Enseignement et Recherche
Arts et Métiers ParisTech met en ligne sa plateforme d'e-learning
Pour cette nouvelle rentrée universitaire, Arts et Métiers ParisTech met en ligne une
plateforme d'e-learning à laquelle quelque 5.000 étudiants vont avoir accès. Une
décision qui traduit la volonté de ce prestigieux établissement d'enseignement
supérieur de faire évoluer ses méthodes pédagogiques, en recourant de plus en plus aux
technologies 2.0 et aux apprentissages par projet. Responsable du e-learning au sein
d'Arts et Métiers ParisTech, Marc de Fouchecour rappelle qu'avant d'ouvrir cette
plateforme à tous les étudiants de l'école, 18 mois de tests ont été nécessaires. "Nous
avons observé que les échanges de données entre les enseignants et les élèves étaient
grandement facilités. Aussi à l'avenir, chaque élève-ingénieur organisera son travail en
toute autonomie, qui est précisément le but recherché", a-t-il déclaré.
Grâce à cette nouvelle plateforme, les élèves de l'école, qui disposeront chacun d'un
ePortfolio, une sorte de portefeuille numérique de compétences au moyen duquel
l'étudiant va pouvoir structurer, gérer et publier tous ses travaux, véritables
témoignages des compétences acquises et des progrès réalisés, vont bénéficier
désormais d'une autonomie totale. "Tout va désormais aller très vite", indique Saida
Mraihi, ingénieure pédagogique spécialisée qui vient d'être recrutée au sein de l'école.
En effet, 50 cours seront mis en ligne avant mars 2013. Et d'ici deux ans, tous les
étudiants d'Arts et Métiers ParisTech pourront accéder, via cette plateforme, à 95% des
enseignements.
Précisons par ailleurs que cette plateforme ne va pas se limiter à mettre des cours en
ligne, mais favorisera l'interactivité. Ainsi les enseignants pourront suivre en temps réel
le déroulement de la scolarité, les tests, les travaux et les projets de chaque élève. En
outre, tous les partenaires industriels d'Arts et Métiers ParisTech pourront suivre
facilement et à distance l'évolution des missions confiées à chaque élève-ingénieur via
les "espaces projets" de la plateforme.
Source: http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70923.htm
Un composite inspiré des cuticules d'insectes
Des chercheurs mettent au point un matériau multicouche résistant, peu coûteux,
biodégradable et biocompatible imité des cuticules d'insectes.
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Les insectes sont protégés par un exosquelette très résistant mécaniquement et
chimiquement, bien que léger, flexible ou rigide selon les cas. Le matériau est constitué
de couches de chitine - un polysaccharide - et de protéines, ces deux composants étant
liés chimiquement et mécaniquement.
Des chercheurs de l'Université de Harvard ont étudié cette structure laminaire dans
l'objectif de produire des composites semi-synthétiques présentant les mêmes
propriétés. Ils ont développé ce qu'ils ont appelé le Shrilk en combinant de la chitine
produite à partir de carapaces de crevettes (shrimp) et de fibroine, protéine de soie
(silk). La chitine est le polymère le plus abondant sur terre après la cellulose, elle est
obtenue, par exemple, comme sous-produit des usines qui traitent des fruits de mer. La
fibroine est obtenue à partir d'une solution de soie de ver à soie ou d'araignée.
Les premiers tests ont indiqué une résistance et une
ténacité équivalentes à celles de l'aluminium mais
pour une densité deux fois moindre. Et à cause de
son origine naturelle, le composite est biodégradable
et peu coûteux. Il peut être moulé en formes
complexes et en contrôlant la teneur en humidité à la
fabrication, on peut contrôler son élasticité.
D'autres chercheurs avaient déjà auparavant testé des mélanges de chitine et de
fibroine, mais avec des résultats médiocres en ce qui concerne les propriétés
mécaniques. La résistance ici est liée à la structure du composite : la microarchitecture
laminaire imitée de la nature a une résistance et une ténacité 10 x plus grandes que le
mélange non structuré des composants et 2x plus grandes que son composant le plus
résistant.
Le Shrilk pourrait remplacer les plastiques dans les
sacs poubelles, les emballages ou les couches pour
bébé, mais sa résistance et sa biocompatibilité
permettent d'envisager des applications médicales
comme des fils de suture, des filets pour les hernies,
des substrats pour la régénération tissulaire.
Sources: Sirris, Fabienne Windels
Voir aussi: http://news.harvard.edu
Brevet WO2012030805
Le graphène ? En bonne voie pour une production industrielle
Considéré par beaucoup comme un matériau d'avenir, le graphène demeure coûteux à
produire et difficile à fabriquer. Une nouvelle méthode de fabrication du graphène, qui
ne nécessite aucun équipement spécialisé, a été développée par des scientifiques de
l'Institut de Chimie Physique de l'Académie Polonaise des Sciences (IChF PAN) à
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Septembre 2012
Varsovie en collaboration avec l'Institut de Recherche Interdisciplinaire de Lille (Unité
Mixte de Recherche). Ce procédé, publié dans le journal " Chemical Communication ", est
d'une telle simplicité qu'il peut être mis en oeuvre dans n'importe quel laboratoire.
Le graphène, matériau aux milles promesses ...
Isolé pour la première fois en 2004 à Manchester au Royaume-Unis, le graphène est un
cristal de carbone monoplan avec des propriétés physiques hors du commun qui attirent
de nombreux chercheurs. La découverte du graphène, qui n'a nécessité qu'une mine de
crayon et du papier adhésif, a été récompensée, six années plus tard, par le prix Nobel de
physique 2010 remis à Konstantin Novoselov et Andre Geim.
Le graphène est produit à partir du graphite [1], qui est en fait une succession de
milliards de couches de graphènes. Ce dernier se présente comme un feuillet
monocouche bidimensionnelle, de maille hexagonale, dont l'épaisseur (celle de l'atome
de carbone, son seul constituant), est de 70 picomètres, soit un millionième d'un cheveu
humain.
"Un Nobel au bout du crayon" (vidéo en français, cliquer ici). Le graphène a été isolé par le
néerlandais Andre Geim et le Russe Konstantin Novosel, alors chercheurs à l'université de
Manchester en Angleterre, en dépouillant des couches de graphite avec du ruban adhésif
ordinaire.
Crédits : nouvo
Des propriétés physiques inédites sont associées à la structure en feuillet monocouche
du graphène: les scientifiques le décrivent comme étant le matériau le plus fin et l'un des
plus résistants connu à ce jour. Il possède des conductivités thermique et électrique
respectivement 80 et 150 fois supérieures à celles du silicium. A température ambiante,
la mobilité des électrons au sein du graphène est de 200.000 cm2 par volt par seconde,
ce qui correspond à une vitesse de 1000 km/s, alors que celle du silicium n'est que de
1.400 cm2/V.s-1 (7 km/s). Selon des recherches récentes, le graphène aurait même
certaines propriétés adhésives lui permettant, sous forme de membrane, d'être un
épurateur d'eau ou un séparateur de gaz [2]. Le graphène parait donc un sérieux
candidat pour remplacer le silicium et ainsi permettre la miniaturisation extrême des
transistors.
... encore difficile à produire en quantités industrielles
Le graphène intéresse évidemment les entreprises du secteur de l'électronique,
notamment pour la fabrication d'écrans minces, souples et résistants ou de puces à très
haut débit. Il pourrait également amener au développement d'une nouvelle génération
de capteurs et de biosenseurs utiles pour les technologies propres et les biotechnologies.
Mais jusqu'à présent, les recherches sur le graphène ont été limitées par le coût et la
difficulté de le produire en grande quantité. La production d'un feuillet de graphène
demande un très haut niveau de technicité du fait de son épaisseur de 70 picomètres.
Les méthodes actuelles de fabrication du graphène suivent des procédures complexes
qui nécessitent un matériel onéreux et spécialisé. L'une de ces méthodes consiste à
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Septembre 2012
cristalliser du graphène en chauffant sous vide et à 1300°C du carbure de silicium (SiC)
afin que les atomes de silicium des couches externes s'en évaporent. Après un temps
bien déterminé, les atomes de carbone restants se réorganisent en fines couches de
graphène. Une autre méthode, nommé " dépôt chimique en phase vapeur ", permet de
créer du graphène par la décomposition d'un gaz carboné (e.g. le méthane) sur un métal
porté à haute température comme le nickel ou le cuivre (voir BE Pologne 16).
" Si nous voulons élargir les applications industrielles du graphène, nous devons trouver
de meilleures procédés pour le produire en grandes quantités, de façon contrôlée et sans
avoir à utiliser du matériel coûteux et spécialisé", - annonce Izabela Kaminska,
doctorante à l'IChF PAN de Varsovie et premier auteur de la publication.
Un nouveau procédé de production simple et bon marché
La nouvelle méthode de production du graphène mise au point par l'équipe francopolonaise ne nécessite que du graphite, un sonicateur [3], du tétrathiafulvalene (TTF, de
formule chimique C6H4S4) et du perchlorate ferrique (Fe(ClO4)3), tous étant des
produits facilement disponibles.
Les feuillets de graphène étant très difficilement séparables les unes des autres, la
première étape consiste à oxyder la matière première, le graphite. L'incorporation de
molécules d'oxygène, réalisée par la méthode de Hummers [4], écarte les feuillets les
uns des autres et favorisent in fine leur décollement. La poudre obtenue - l'oxyde de
graphite - est ensuite mise en suspension dans l'eau et placée dans un sonicateur. Les
ondes sonores de haute fréquence permettent d'exfolier les feuilles d'oxyde de graphène
en formant des " paillettes ", qui sont constituées de couches successives de graphène de
200 à 500 nanomètres d'épaisseur. Cependant, lors d'une rencontre avec le service
scientifique de l'ambassade de France à Varsovie, Izabela Kaminska précise que "
l'oxydation a changé de façon spectaculaire les propriétés physico-chimiques du
graphène. Au lieu d'un excellent conducteur, nous obtenions ... un parfait isolant".
Pour éliminer l'oxygène de l'oxyde de graphène, l'équipe franco-polonaise à eu l'idée
d'ajouter du tétrathiafulvalene (TTF), un composé organo-sulfuré donneur d'électrons.
Les molécules de TTF restantes sont finalement éliminées par une dernière réaction
d'oxydation par du perchlorate ferrique puis par un lavage dans une solution neutre de
TTF. Les paillettes résultantes, comprenant des couches de graphène de quelques
dizaines à quelques centaines de nanomètres d'épaisseur, sont obtenues en déposant
une goutte du mélange sur une électrode.
Cette découverte devrait encourager les scientifiques à pousser plus loin les recherches
sur le graphène pour créer l'électronique du futur, à l'heure où les experts de l'industrie
du silicium annoncent la limite physique de l'évolution des performances de la
microélectronique. Le 7 août 2012 a été annoncée en Pologne le premier appel à projet
de GRAF-TECH, un consortium d'entreprises et d'institutions scientifiques en vue de
produire du graphène et de l'utiliser dans l'industrie, notamment pour la construction
d'écrans d'ordinateurs et de panneaux solaires. GRAF-TECH est financé par des fonds
privés et publics, le NCBiR (Centre National de Recherche et Développement)
participant à hauteur de 60 M PLN (15 M euros). La société américaine BCC Research
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Septembre 2012
estime que la valeur du marché des produits à base de graphène s'élèvera en 2015 à 67
millions de dollars et dix fois plus en 2020.
-[1] Graphite : le graphite, très friable qu'on retrouve dans la mine de nos crayons à
papier, est l'une des formes cristallines du carbone pur. Une autre forme cristalline du
carbone pur est le diamant.
[2] " Toujours plus de propriétés pour le graphène " –/ http://www.techniquesingenieur.fr/actualite/materiaux-thematique_6342/toujours-plus-de-proprietes-pourle-graphene-article_64695/
[3] Sonicateur : le sonicateur, encore appelé " bain à ultrasons ", est un appareillage
permettant le nettoyage de pièces ou la dissolution de produits par l'effet mécanique
d'ondes ultrasonores à très haute fréquence (de 20 à 170 kHz).
[4] Méthode de Hummers : développée en 1957 par William Hummers et Richard
Offeman, cette méthode permet d'obtenir rapidement du graphite oxydé en utilisant un
mélange d'acide sulfurique, de nitrate de sodium et de permanganate de potassium.
Cette méthode est encore largement utilisée aujourd'hui.
Source: http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/71088.htm
8. ECHOS de l'INDUSTRIE
Arkema remporte le prix Pierre Potier avec Altuglas® ShieldUp : un
nouveau verre acrylique léger et ultra-résistant, en remplacement du
verre dans l’automobile
Le Prix Pierre Potier (Prix créé en 2005 à l'initiative du Ministère de l'industrie par
l'Union des Industries Chimiques et la Fédération Française de sciences pour la Chimie)
récompense les innovations de la chimie en faveur du développement durable. Cette
année, le premier prix est attribué à Arkema qui a réalisé une avancée majeure et une
première mondiale dans le verre acrylique avec la mise au point de sa nouvelle plaque,
Altuglas® ShieldUp. Fondée sur une technologie de nanostructuration du matériau,
cette plaque offre un ensemble de propriétés inédit : haute résistance aux chocs,
résistance chimique inégalée et transparence parfaite quels que soient les changements
de température. Cette combinaison de propriétés élargit considérablement les champs
d’applications classiques du verre acrylique, notamment dans l’industrie automobile : en
remplacement du verre deux fois plus lourd, Altuglas® ShieldUp participe à l’allègement
du poids du véhicule et contribue ainsi à diminuer la consommation de carburant.
Le PMMA (polyméthacrylate de méthyle), connu sous l’appellation de « verre acrylique
», est un polymère transparent aux propriétés optiques exceptionnelles - supérieures à
celles du verre - et très résistant à la rayure et au vieillissement. Ces qualités lui ont valu
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Septembre 2012
d’être largement utilisé dans de nombreuses applications comme les phares arrière de
voiture, les enseignes lumineuses ou encore pour les présentoirs de magasins.
Il possède cependant une limite: sa résistance aux chocs. Pour y remédier, Altuglas
International, filiale d’Arkema, a mis au point la plaque de verre acrylique nanostructurée, Altuglas® ShieldUp. Cette plaque allie deux composants - le PMMA et un
élastomère - que les chercheurs d’Arkema sont parvenus à organiser à l'échelle
nanométrique (du milliardième de mètre). Résultat : un vitrage alliant transparence
parfaite et résistances mécanique et chimique, quelle que soit la température, et
conservant les propriétés clé du verre acrylique standard telles que légèreté, rigidité,
excellente résistance à la rayure et au vieillissement
Altuglas® ShieldUp : un meilleur bilan carbone pour l’automobile
50% plus léger que du verre, ce nouveau PMMA offre une combinaison de propriétés qui
étend ses champs d’applications traditionnels et répond, par exemple, au défi des toits
panoramiques et vitres latérales de l’industrie automobile en quête de matériaux plus
légers et résistants afin de réduire la consommation de carburant des véhicules et
diminuer leurs émissions de CO2. « Avec ce produit révolutionnaire, nous comptons
aider les constructeurs automobiles à résoudre la problématique de l’allègement du
poids des véhicules» se félicite Frédéric Vartician, Directeur des Plaques Europe. «
Alléger de 100 kg le poids d’un véhicule, c’est diminuer la consommation de carburant et
les émissions de CO2 de respectivement 0,4 litre et d’1 kg aux 100 km »
Les performances technologiques d’Altuglas® ShieldUp sont accompagnées d’un
excellent bilan environnemental: le matériau est totalement recyclable et son analyse de
cycle de vie, utilisé sur un véhicule automobile, montre un impact environnemental
inférieur à celui du verre.
D’autres caractéristiques prisées dans le secteur automobile
Contrairement au verre, la plaque Altuglas® ShieldUp se thermoforme avec des formes
de designs complexes, sans altérer ses propriétés notamment optiques. Elle répond ainsi
aux attentes les plus exigeantes des designers automobiles. De plus, la
nanostructuration de la plaque acrylique renforce considérablement la résistance
chimique aux agents agressifs, tels que l’alcool ou autres produits de nettoyage.
L’ensemble des propriétés exceptionnelles d’Altuglas® ShieldUp offre des perspectives
de développement également dans d’autres industries, telles que l’aéronautique, les
énergies nouvelles et le vitrage sécuritaire.
La nanostructuration au service de la performance d’Altuglas® ShieldUp
Altuglas® ShieldUp a nécessité près de 10 ans de recherche continue au Groupement de
Recherche de Lacq (GRL) et bénéficie d’une technologie de polymérisation unique au
monde développée par la R&D d’Arkema : la technologie BlocBuilder® qui permet la
maîtrise de l’ordonnancement des molécules du polymère PMMA et des molécules
d’élastomère à l’échelle nanométrique. C’est grâce à cette technologie que la plaque
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Septembre 2012
Altuglas® ShieldUp est plus résistance aux chocs et reste transparente, quelle que soit la
température.
Source:
http://www.arkema.com/sites/group/fr/press/pr_detail.page?p_filepath=/templatedat
a/Content/Press_Release/data/fr/2012/120912_arkema_remporte_le_prix_pierre_potie
r_avec_altuglas_shieldup_un_nouveau_verre_acrylique_le.xml
Solvay increases specialty polymer capacity in India
Solvay (Brussels) is increasing capacity at its Panoli, India plant for the production of its
high-performance polymers KetaSpire polyetheretherketone (PEEK) and AvaSpire
polyaryletherketones (PAEK) by 70%. Panoli is Solvay's largest plant worldwide for
these two resins.
Nearly half of this capacity increase has already been implemented and successfully
brought on-line. The second phase of the project will be completed by mid 2013 and will
allow the plant to continue to satisfy growth in demand.
KetaSpire PEEK and AvaSpire PAEK, along with their ease of processing, provide
substantial value for design engineers according to Solvay. The products are used in a
diverse range of applications spanning many industries including aeronautic,
automotive (e.g. mechanical components in cars), healthcare (medical equipment and
reusable medical devices), electronics, oil & gas exploration and production, and process
industries such as semiconductor manufacturing (chip testing and wafer processing).
"Solvay is delighted with the growth of its line of polyketone materials and we are very
excited to be adding capacity for this business that we launched just a few years ago,"
commented Augusto Di Donfrancesco, General Manager of the Global Business Unit
Specialty Polymers. "Our focus from the start was to deliver products with consistently
high quality and performance and we believe this has been a key driver in the rapid
market acceptance of our KetaSpire PEEK resins. With AvaSpire PAEK, we are impressed
with how innovative design engineers are capitalizing on the entirely new performance
dimensions offered by these materials," added Chris Wilson, VP for the Spire Ultra
Polymers business.
Source: http://www.plasticstoday.com/articles/solvay-increases-specialty-polymercapacity-india-20120926a
Lanxess targets US auto market
On September 17, Lanxess inaugurated a brand-new compounding plant in Gastonia,
North Carolina. Company officials spoke to the Americas Head of the Business Unit HighPerformance Materials (HPM), Jens-Hendrik Fischer.
The compounding plant in Gastonia was officially inaugurated on September 17. Could
you tell us something about the reasons for investing in North America?
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Septembre 2012
Fischer: North America is a big market for us. The automotive market is the second
largest in the world. More than 1.7 million people are employed in the automotive
industry. And there is a continuous increase of number of cars and light trucks produced
in the United States. In 2013 it is expected that the production will top the 14 million
units mark.
The vehicle density is very high but the price of gasoline is also climbing. This is why
consumers in North America are becoming more sensitive concerning efficiency and
think about the cost of fuel. American car manufacturers are looking for ways to make
the cars lighter in order to save fuel. This is where we step in with our high-tech
solutions for "Green Mobility" with lightweight plastics.
With the new compounding plant for Durethan [polyamide 6 and polyamide 66] and
Pocan [polybutylene terephthalate (PBT)] we are in the right place at the right time to
capture the market momentum.
Lanxess: "Compounding for Dummies". Could you explain what happens in the new
plant?
Fischer: The business unit High Performance Materials drives its growth through global
expansion and operates a network of state-of-the art compounding sites—Gastonia now
is the latest edition.
In our compounding facilities we convert raw materials into high-tech plastics that are
then further manufactured into customer-specific products mainly by the automotive
industry. Compounding is therefore the science of mixing resins, fillers, reinforcements,
and other additives to make a functionally optimized material. Up to 200 different raw
materials are necessary to make our Durethan and Pocan compounds.
Hereby, HPM Americas will take advantage of the proprietary knowhow that has been
developed over the last years in our research centres in Dormagen and Hong Kong as
well as in our global production network.
Lanxess: Why did you choose to build in Gastonia?
Fischer: The new Lanxess site in Gastonia is on the fringe of the so-called "auto belt" in
the southeast of the United States. Numerous car manufacturers—including a number of
German companies—and auto supply companies have settled in the U.S. states of North
and South Carolina, with around a quarter of the North American auto suppliers—
including many Lanxess customers—operating manufacturing facilities in North
Carolina.
This makes Gastonia a perfect spot from a logistical point of view. And since the region is
dedicated to the automotive industry there are many skilled workers and people that
specialize in the professions we are looking for.
Source: http://www.plasticstoday.com/articles/lanxess-targets-us-auto-marketengineering-plastic-compounds-120924a
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BASF and Max Planck Institute for Polymer Research inaugurate joint
research laboratory for graphene
International team of scientists will research into carbon-based materials for use in
energy storage systems and electronic applications
Investment in Carbon Materials Innovation Center adds up to €10 million
BASF and the Max Planck Institute for Polymer Research (MPI-P) opened their joint
research and development platform, the Carbon Materials Innovation Center (CMIC),
today at BASF’s Ludwigshafen site. A multidisciplinary task force will research the
scientific principles and potential applications of innovative carbonized materials. The
twelve-member international team is composed of chemists, physicists and material
scientists. The activities conducted in the 200 square meter laboratory will include
synthesizing and characterizing new materials and evaluating their potential uses in
energy and electronic applications. The total investment for the joint research and
development platform amounts to €10 million. The cooperation is initially scheduled to
run for three years.
“We are on the threshold of a new cross-sectional technology that will revolutionize
numerous applications and open the way to innovations. The race to discover future
applications of carbon-based materials like graphene is in full progress and we want to
be among the very front runners when it comes to utilizing this potential,” said Dr.
Andreas Kreimeyer, Member of the Board of Executive Directors of BASF and Research
Executive Director, at the laboratory inauguration ceremony. “Through the Carbon
Materials Innovation Center and together with our partners, we want to become better
acquainted with the materials in order to evaluate the possibilities for sustainable
applications. There is a wide range of ideas for applications, including displays or
batteries with a vast market potential for these applications,” Kreimeyer added.
MPI-P and BASF have been jointly researching the carbon material graphene since 2008.
The CMIC is the next important step in jointly investigating and successfully accessing
the potential of not only graphene, but also of other innovative carbon-based materials.
“Graphene is a novel material with many promising properties and potential
applications”, Prof. Dr. Klaus Müllen, Director at MPI-P, who has already made important
advances in synthesizing defined graphene nanoribbons, said. The material features its
specific semiconductor properties with unique performance characteristics only in this
specific form.
Graphene is closely related to graphite that is used, for example, in pencils. In contrast to
graphite, graphene consists of only a single atomic layer of carbon atoms. Müllen
emphasized the great potential of graphene: “The properties of the two-dimensional
crystal are fascinating. Graphene conducts electricity and heat very effectively, is ultralight weight and simultaneously very hard. Graphene is also chemically very stable,
elastic and practically transparent. These properties make the material highly attractive
for numerous technological applications.” These include solar cells and touchscreens, for
instance. Graphene could also be used in certain components in the automotive
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Septembre 2012
industry: besides using graphene-based composites, further potential uses for this
interesting material include batteries, catalysts or catalyst carriers.
The CMIC is the first research platform to be operated by BASF jointly with a scientific
partner on a BASF site. “The cooperation with MPI-P is an outstanding example of our
knowledge Verbund in BASF research. The aim is to gain access to new technologies and
business areas in the field of carbon-based materials and allow the rapid transfer of our
application-oriented knowledge base into industry, so we can use it to generate
sustainable solutions from chemistry,” Kreimeyer added.
Source: http://www.basf.com/group/pressrelease/P-12-416