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L'électronique imprimée se rêve en championne des technologies vertes

L'électronique imprimée se rêve en championne des technologies vertes

Les 10ème rencontres de l’électronique imprimée, organisée par l’Association française de l’électronique imprimée (Afelim) a ouvert ses portes hier. Jusqu’à ce soir les acteurs de la filière vont pouvoir faire le point sur les principales avancées technologiques. Composites intelligents, photovoltaïque flexible et substrat papier…Industrie & Technologies a sélectionné pour vous 3 technologies visant à réduire l’impact environnemental de technologies émergentes.

 

L’électronique imprimée sera-t-elle l’un des piliers des technologies vertes de demain ? Pour les représentants de la filière, réunis les 9 et 10 septembre à Paris à l’occasion des 10ème Rencontres de l’électronique imprimées, c’est une certitude. Cette technologie, qui consiste à imprimer sur des substrats flexibles des circuits au moyen d’encres conductrices, connaît ces dernières années une forte progression. Le cabinet d’études IDTechEX estime que le marché mondial a plus que doublé entre 2018 et 2019, passant de 31,6 milliards de dollars à 77,3 milliards. Selon l’Association française de l’électronique imprimée (Afelim), organisatrice de l’événement, cette tendance s’explique par le développement de l’IoT dans de nombreux secteurs pour rationaliser les usages et réduire l’impact environnemental. L’électronique imprimée permet dans ce domaine de faciliter l’intégration de l’électronique dans les objets du quotidien, tout en consommant moins de ressources. Industrie & Technologies vous dévoile trois applications de l’électronique imprimée conçues pour verdir les technologies émergentes.

1- Des smart composites pour les futures éoliennes

L’IPC, Centre technique industriel de la plasturgie et des composites travaille avec le CEA sur l’intégration d’une couche d’électronique dans les matériaux composites des pales d’éolienne. Les chercheurs ont créé un modèle pilote qui incorpore au cœur de la structure des jauges de contraintes ainsi que des capteurs de température associés à un système de dégivrage imprimé sur un film plastique.  Celui-ci a été ensuite encapsulé dans la pale lors de la mise en œuvre du composite par infusion. Ce réseau de capteurs permet d’établir un véritable bilan de santé de la pièce.

En cas d’endommagement des pièces, une alerte est envoyée pour procéder à des opérations de maintenance. « L’intégration de l’électronique au cœur même de la pièce permet un suivi très précis du vieillissement du matériau », résume Lionel Tenchine, coordinateur opérationnel recherche sur les produits à haute valeur ajoutée « Les données récoltées permettent de mettre en place une maintenance prédictive, et ainsi allonge la durée de vie de la pièce ».

Pour intégrer ces fonctionnalités dans les pales d’éolienne, l’électronique imprimée est un véritable atout :  « Le film épouse parfaitement la forme de la pièce. Les capteurs sont placés là où ils sont le plus utiles ». Le film a été réalisé par le CEA-Liten. IPC continue ses recherches sur le procédé de mise en œuvre du composite, grâce à la plateforme de recherche Hyprod2, pour permettre une production haute cadence de composites intelligents.

2- Le photovoltaïque organique pour les objets connectés

Si les cellules photovoltaïques flexibles, imprimées sur base polymère, rivalisent encore difficilement avec leurs homologues en silicium (un rendement de 4% pour les premiers contre 20% pour les seconds), leur utilité ne fait pourtant aucun doute. « Nous ne considérons pas le photovoltaïque organique (OPV), imprimé sur un support flexible, comme une technologie concurrente des cellules silicium », explique John Fiske responsable du développement chez ARMOR, le principal producteur français de ces films « Les films OPV peuvent être placés sur des surfaces inaccessibles aux cellules silicium, ce qui permet d’augmenter la production d’énergie liée au solaire. »

Autre avantage de cette technologie basée sur des couches de polymères photoactifs, transformant les photons en électrons : sa capacité à fonctionner en intérieur, à des luminosités inférieures à 200 lux et en captant la lumière diffuse. « Cette caractéristique rend les films OPV très intéressants pour l’alimentation des objets connectés, comme les appareils fonctionnant avec les protocoles Bluetooth ou LoRa », met en avant John Fiske.

Le film photovoltaïque peut très facilement être placé à la surface de l’objet, sans en augmenter significativement le poids ou en réduire les propriétés.

3 - Un substrat papier pour faciliter le recyclage

Bien que très séduisants, les films plastiques imprimés se heurtent à un problème de taille lorsqu’il est question de verdir les appareils électroniques : leur traitement en fin de vie. Le recyclage des thermoplastiques ne posent pas de problème en soit, mais il est difficile de séparer le substrat des encres. Le papier Arjowiggings propose de troquer dans certaines applications le plastique par du papier.

Gaël Depres, responsable de la R&D chez Arjowiggings a présenté une carte NFC entièrement réalisée en papier. « Il n’y a pas un gramme de plastique dans cette carte, a-t-il souligné. Elle possède pourtant la même fonctionnalité qu’un passe Navigo ». Dans cette carte, une antenne ultra fine imprimée avec une encre conductrice à base d’argent. « Cette carte est entièrement recyclable avec les procédés traditionnels de retraitement du papier », appuie-t-il.

Arjowiggings a mené en laboratoire plusieurs tests de recyclabilité. Selon Gaël Depres les résultats sont très concluants. La fibre de cellulose se sépare parfaitement de l’encre, et grâce à un double système de flottaison il est possible de récupérer les petites quantités de l’encre d’argent détachées de son substrat. Aucune particule d’argent ne se retrouve dans les effluents et les fibres peuvent entrer dans la fabrication de papier recyclé. Arjowiggings s’est associé au centre technique du papier pour évaluer la possibilité de passer à l’échelle industrielle. Un projet ANR a également été lancé pour trouver des applications aux encres conductrices recyclées.

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