Les chercheurs explorent ainsi plusieurs autres possibilités. En s’associant avec l’université de Mons (Belgique) à travers une thèse de doctorat co-encadrée, IMT Lille Douai mise notamment sur des mélanges de polymères. Ils associent ainsi le PVDF à un autre plastique : le PMMA. L’avantage est double : non seulement le PMMA est moins cher que le PVDF, mais le mélange permet d’obtenir la forme piézoélectrique du PVDF directement par extrusion. Les scientifiques s’affranchissent ainsi de plusieurs étapes de traitement. « Le bémol, c’est que cela entraîne une baisse du coefficient piézoélectrique » souligne Cédric Samuel, avant de rappeler : « Mais encore une fois, les applications des polymères piézoélectriques ne demandent pas forcément des coefficients énormes. »
Des polymères piézoélectriques par impression 3D
Si les mélanges de polymères représentent une voie d’étude pour la mise en forme de PVDF piézoélectrique, ce n’est pas la seule envisagée. Au travers du projet Piezofab réunissant les deux instituts Carnot de l’IMT (Carnot M.I.N.E.S et Carnot Télécom & Société numérique) en associant IMT Atlantique (anciennement Mines Nantes et Télécom Bretagne) et IMT Lille Douai, les chercheurs ambitionnent la réalisation de capteurs et générateurs électriques en polymères piézoélectriques par impression 3D. « Nous pensons sérieusement pouvoir y arriver, car nous avons un recul suffisant sur la fabrication additive à base de polymères, grâce notamment à l’expertise de Jérémie Soulestin sur le sujet » avance Cédric Samuel avec confiance.
Les chercheurs d’IMT Lille-Douai s’attacheront à tester la faisabilité du procédé. Pour cela, ils travailleront sur une forme modifiée du PVDF fournie par leur partenaire PiezoTech, une société du groupe chimique Arkema. Ce PVDF a pour particularité de cristalliser directement dans la forme piézoélectrique lorsqu’il est mis en forme par impression 3D. Si le coût du polymère modifié est plus élevé que sa forme classique, le procédé de fabrication additive pourrait permettre de réduire drastiquement les quantités utilisées.
Ce projet inter-Carnot permettra de pousser les recherches jusqu’à étudier l’applicabilité des polymères piézoélectriques à des objets connectés. Le rôle d’IMT Atlantique sera ainsi d’intégrer les polymères piézoélectriques dans des émetteurs radio et de caractériser leurs propriétés durant l’utilisation. « Une de leur grande force est l’intégration des systèmes pour des applications spécifiques, comme la mesure de l’activité personnelle » précise le chercheur, faisant référence aux travaux menés par Christian Person.
Les matériaux piézoélectriques aussi peuvent être biosourcés !
Dans les deux pistes précédentes explorées par Cédric Samuel et ses collègues, le point commun est le PVDF. Seulement, « le PVDF est un polymère très technique, qui reste cher par rapport aux polymères de commodité » problématise-t-il. « L’idéal, ce serait de pouvoir utiliser des polymères classiques de la plasturgie, si possible biosourcés » poursuit-il. Pour atteindre cet objectif, l’IMT Lille Douai pilote un projet européen transfrontalier appelé Bioharv, et rassemblant des partenaires académiques entre la France et la Belgique. Collaborent ainsi, aux côtés de l’école : les universités de Mons, de Lille, de Valenciennes, ainsi que Centexbel, centre scientifique spécialisé dans l’industrie textile.
