Les activités de recherche

Plastronique

Plastronique : du matérieux électroactifs à la fonction mécatronique

 

Présentation de l’activité

Les problématiques de recherches autour de la plastronique peuvent être regroupées en deux thématiques intimement liées:

  • L’impression ou la mise en oeuvre de matériaux électroactifs (capteur et actionneur).
  • Application aux structures intelligentes.

Celles-ci s’intègrent autour des enjeux sociétaux du transport, de l’énergie et de la santé. Exemple des réalisation autour de la plastronique :

  • Le LGEF  a récemment développé et breveté un nouveau matériau avec des propriétés de conversion 200 fois plus élevées que ceux de la littérature et fonctionnant avec un champ électrique 6 fois plus faible. Les recherches ont démontré la possibilité d’utiliser cette technologie pour la réalisation d’actionneurs pour le contrôle de forme d’antenne ou d’instrument de chirurgie, mais aussi la réalisation de capteur de choc ou de vibration pour le contrôle de santé des structures. En effet cette technologie dispose de coefficients piézoélectriques équivalents à ceux de matériaux de type céramique difficilement intégrables en pratique. Ce matériau permet de soulever certains verrous technologiques à l’intégration des polymères électroactifs pour des applications mécatronique, avec la possibilité de réaliser des structures multicouches pour diminuer la tension de fonctionnement.
  • De plus les récents travaux effectués au LGEF ont démontré la possibilité d’imprimer de jauges de déformation sur des structures 3D, avec des facteurs de jauges supérieure à la technologie métallique et un domaine d’utilisation supérieur aux jauges semi-conductrices avec une très bonne linéarité sur une gamme étendu de déformation. En effet la méthode d’impression par jet-d’encre permet de micro-structurer le dépôt d’encre résistif et donc d’accroître les propriétés de transduction avec une augmentation de 300% par rapport au jauge du commerce en technologie métallique. Pour démontré le potentiel applicatif, des capteurs ont été imprimé sur des pièces en composite pour réaliser du contrôle de santé des structures pour un acteur de l’aéronautique. Mais aussi pour la réalisation de capteur de force pour des procédures en cardiologie en partenariat avec les HCL.

 

Axe de recherche actuellement réalisé :

L’élaboration d’encres multifonctionnelles ou de matériaux électroactifs pour la fabrication additive ainsi que leur mise en œuvre et en application est un projet de fond du LGEF. En effet  l’impression de matériaux possédant des propriétés de couplages multi physiques sont rendus possibles grâce à un accès aisé depuis ces dernières années à différents types de nanoparticules (ferroélectrique, magnétique, conductrice, etc.) mais aussi de matériaux organiques présentant des propriétés spécifiques.

 

Contributeurs:

Jean-Fabien Capsal

Minh-Quyen Le

Pierre-Jean Cottinet

 

Illustrations photographiques:

Figure 1. Formation d’une goutte de polymère électroctif par la technolgie jet d’encre

 

 

Figure 2. Exemple d’actionneur en polymère électroactif imprimé

 

 

 

Figure 3. Principe de fonctionnement des jauges de déformations imprimées au LGEF

 

 

Figure 4. Capteurs piezorésistifs imprimés

 

Figure 5. Exemple de réseau de capteur piézoélectrique imprimé

 

 

 

Figure 6. Exemple de réseau de capteur piézoélectrique imprimé

 

Figure 6. Electrode organique

 

Figure 7. Exemple d’application au contrôle de forme, structure composée de 12 actionneurs sur une surface de 300 cm²