Le journal du cnrs numéro 21 Avril 2008

Matériaux : Floraison de brevets sur les polymères fluorés

Au sein de l'imposant Institut Charles Gerhardt de Montpellier (Institut de chimie moléculaire et des matériaux de Montpellier CNRS Université Montpellier 2 ENSCM), un groupe de recherche a participé au dépôt de plus de vingt brevets en moins de quatre ans. Bruno Ameduri détaille ce succès dû aux propriétés exceptionnelles des polymères fluorés.

Depuis quatre ans, votre groupe, « Polymères fluorés et énergie », a participé au dépôt de plus d’une vingtaine de brevets concernant les polymères fluorés. Pourquoi un tel foisonnement ?

Bruno Ameduri : Parce que ces polymères présentent des propriétés remarquables ! Leur atout, c’est le fluor qu’ils contiennent. Il est, parmi tous les éléments chimiques, le plus « électronégatif » : celui qui attire le plus les électrons. Et lorsqu’il se lie au carbone, la liaison obtenue est très stable : les polymères fluorés sont donc résistants aux agressions chimiques et thermiques et à l’oxydation. Ils sont tellement hydrophobes et oléophobes que l’eau et l’huile « perlent » à leur surface ; ils sont antiadhésifs, possèdent des propriétés optiques et des caractéristiques intéressantes en termes de conduction électrique…

Comment ces propriétés se traduisent-elles dans les développements industriels ?

B.A. : Elles ouvrent de nouvelles perspectives dans des domaines très variés : l’optique, l’aéronautique, l’aérospatiale, les revêtements, le bâtiment ou l’électronique… Et même dans les piles à combustible (Ces dispositifs permettent de produire de l'électricité à partir d'oxygène et d'hydrogène en ne rejetant que de l'eau). Les copolymères (Un copolymère est un polymère composé de monomères différents, apportant chacun une propriété spécifique. Il est fabriqué par copolymérisation) fluorés constituent la membrane de ces piles. Ils ont en effet des propriétés thermiques, chimiques et mécaniques très performantes. D’ailleurs, la société Hydro-Québec, qui nous a sollicités sur ce sujet, a déposé six brevets. Nous avons aussi travaillé sur deux brevets mondiaux pour le CEA sur la synthèse des copolymères. Et récemment, le CNRS a déposé deux brevets en copropriété avec la société Peugeot-Citroën PSA sur des applications automobiles. Un troisième est en cours de dépôt.

C’est la partie « énergie » de vos recherches. Quels sont les autres axes de travail ?

B.A. : Outre les piles à combustible, les quatorze chercheurs de notre équipe travaillent sur trois applications. La première concerne la recherche d’alternatives à certains tensio-actifs fluorés, des molécules présentes dans de nombreux produits de la vie courante – peintures, revêtements, mousses extinctrices – dont la fabrication cessera dès 2015. On leur reproche d’être mutagènes et de s’accumuler dans le sang, mais elles sont indispensables à la synthèse des polymères. Il faut donc mettre au point des produits de substitution. Sur ce sujet, nous avons collaboré de 2003 à 2006 avec la société américaine Great Lakes/Chemtura, et ce partenariat a conduit à dix brevets. Dans les télécommunications, les polymères fluorés sont aussi utilisés dans les gaines et le cœur des fibres optiques pour réduire au maximum les pertes d’intensité de signal. Le CNRS a déposé un brevet sur la synthèse de l’un des monomères intervenant dans ces matériaux. Enfin, nous travaillons avec Dupont Performance Elastomers sur les élastomères fluorés haute performance. Totalement insolubles dans l’essence, ils résistent aux huiles utilisées dans la connectique et sont stables sur une large plage de température, de – 45 à + 350 °C. Dans l’automobile, ils sont le matériau idéal des joints d’étanchéité, des durites d’essence… et celui des joints utilisés près des boosters des navettes spatiales !

Comment expliquez-vous que l’industrie sollicite autant votre équipe ?

B.A. : Nos compétences sont très larges : elles vont de la chimie organique aux structures macromoléculaires et jusqu’aux matériaux qui en découlent. Nous synthétisons de nouveaux monomères (les briques de base des polymères) que nous transformons en polymères. Nous testons leurs propriétés. Et finalement nous étudions les relations entre la structure du monomère, sa réactivité en copolymérisation et les propriétés du matériau élaboré. Un tel concentré de compétences est rare au sein d’un même laboratoire. Mais pour intéresser l’industrie, il faut aller plus loin. Provoquer les contrats. En publiant et en participant aux congrès.

Pourquoi une telle entreprise de séduction ?

B.A. : D’abord, parce que c’est une grande satisfaction de travailler en partenariat avec de grandes sociétés étrangères. Ensuite parce que si l’on veut faire de la recherche de qualité, il faut des moyens. L’industrie fournit des contrats, mais aussi des échanges enrichissants. Ces collaborations permettent en outre à nos doctorants de trouver des débouchés.

Votre équipe (L'équipe « Ingénierie et architecture macromoléculaire » (IAM), dirigée par Bernard Boutevin) totalise plus de cent brevets. Quelle est leur valeur pour vous ?

B.A. : C’est très stimulant. À l’instar d’une publication, ils représentent l’aboutissement d’une recherche. Et le travail commun fait à cette occasion est enrichissant pour les deux partenaires. Les industriels s’intéressent beaucoup à nos recherches fondamentales. Sans elles, il n’y aurait pas d’innovation en aval.

Propos recueillis par Virginie Lepetit

Contact : Bruno Ameduri [e-mail]

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Alci : Le robot boucher, futé et affûté

Rayon frais d’un supermarché. Un client attrape une barquette de bœuf emballé sous vide, sans trop se soucier du poids : calibrés, les morceaux font à peu près tous le même. Derrière cette scène de la vie courante se cache un travail pour le moins ingrat. Par 5 °C et 80 % d’humidité ambiante, des bouchers s’efforcent de découper des morceaux de viande de poids identique. Mais d’ici peu, la tâche pourra être réalisée par un robot. Une première à l’échelle mondiale, grâce à Alci, jeune entreprise montpelliéraine fondée en 2007 par Hervé Turchi et David Barra, deux anciens thésards du Laboratoire d’informatique, de robotique et de microélectronique de Montpellier (Lirmm) (Laboratoire CNRS Université Montpellier 2). Un robot pour découper de la viande ? Quelle idée ! Hervé Turchi se souvient du moment où elle a germé : « Le jour où un proche m’a fait remarquer la très faible automatisation de l’industrie agroalimentaire. » D’incubateur en pépinière d’entreprise, le projet se concrétise et l’équipe se renforce d’un troisième complice, Mickaël Sauvée, ingénieur en visionique. Bientôt, un prototype de robot voit le jour au Lirmm qui continue d’héberger leurs expériences, et deux brevets technologiques sont déposés par nos entrepreneurs. En 2005 et 2007, l’initiative est récompensée au concours de l’innovation du ministère de la Recherche. Bref, l’histoire d’Alci est un conte de fées version start-up. « Nous avons bénéficié d’un contexte très favorable, notamment grâce à des aides à la création d’entreprise », reconnaissent les deux fondateurs d’Alci. L’objectif de leur robot ? Obtenir des tranches homogènes à partir d’un morceau de viande hétérogène. Pour le concevoir, les jeunes entrepreneurs ont mis à profit les connaissances acquises au Lirmm. Un profilomètre, composé d’un laser et d’une caméra, permet d’obtenir une image du muscle à découper. Puis un logiciel d’intelligence artificielle, développé par les jeunes thésards, calcule les angles de coupe optimums pour obtenir des morceaux de poids identique. Enfin, un bras robotisé tranche la pièce de bœuf suivant les angles indiqués par le logiciel. Le prototype est capable de couper 250 kg de viande à l’heure avec une marge d’erreur de 5 %, contre moins de 100 kg/h et quelque 10 % d’erreur pour les bouchers. Malgré son coût élevé, le gain en qualité et en productivité de ce robot a déjà séduit un client qui possédera des machines opérationnelles début 2009. Mais les jeunes entrepreneurs ne comptent pas s’arrêter là. En contact avec les secteurs du légume et du poisson, d’autres projets sont d’ores et déjà à l’étude pour développer de nouveaux robots. D’ici à la fin de l’année, ils espèrent embaucher trois personnes et obtenir la certification ISO 9001 (La norme ISO 9001 définit les exigences pour les systèmes de management de la qualité).

Caroline Dangléant

Contact : Hervé Turchi et David Barral [e-mail]

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