Programme de coopération transfrontalière

avec le soutien du Fonds Européen de Développement Régional

BIOHARV

Informations clés

Opérateur chef de file

Institut Mines Telecom Lille Douai (IMT Lille Douai)
Rue Charles Bourseul 941
59508 Douai
FRANCE

Personne de contact :

Cédric Samuel

Date de début

01-10-2016

Date de fin

31-03-2021

Eléments budgétaires

Budget Total
2 005 024,94 €

Site Web

http://www.gotos3.eu/fr/projecten/bioharv/home





BIOHARV

Textiles biosourcés piézoélectriques pour la production d’énergie électrique

axe1

Catégorie

Portefeuille de projets

Objectif spécifique du programme

Accroissement de la recherche et de l'innovation de la zone transfrontalière dans les secteurs stratégiques et les secteurs à forte complémentarité

Domaine d'intervention

Infrastructures et processus de recherche et d’innovation, transfert de technologies et coopération dans des entreprises mettant l’accent sur l’économie à faible intensité de carbone et la résilience au changement climatique


Les récupérateurs d’énergie mécaniques (REM) sont des dispositifs de production d’énergie électrique renouvelable adaptée aux batteries de faible ampérage de nombreux appareils électroniques (smartphones par exemple). Ces technologies innovantes reposent sur l’utilisation de matériaux piézoélectriques, et les polymères biosourcés piézoélectriques ont de nets avantages en termes d’empreinte carbone, de coût et de mise en forme. En effet, les techniques de la plasturgie et du textile permettent de développer des dispositifs REM 100% en polymère via des textiles piézoélectriques multi-composants, et le déploiement de ces technologies en zone transfrontalière ouvre des perspectives intéressantes de développement aux PME du textile et de la plasturgie. Le projet BIOHARV vise donc à développer un savoir-faire et une expertise locale sur la fabrication/caractérisation de prototypes REM 100% polymère, puis à soutenir leur déploiement dans les PME régionales. Il a pour but de développer des prototypes REM puis à améliorer leurs performances énergétiques. Les opérateurs envisagent ensuite de démontrer la faisabilité des produits finis REM pour divers secteurs (textile, bâtiment) en synergie avec des PME identifiées puis de constituer un pôle d’excellence sur les applications des polymères électro-actifs dans la zone transfrontalière.     

Date de rapport 10-07-2020

Le projet BIOHARV s’inscrit dans une démarche de spécialisation des industries transfrontalières du textile/plasturgie vers des applications émergentes à haute valeur ajoutée (objets connectés intelligents) et propose d’établir dans la zone transfrontalière un savoir-faire technique sur les micro-générateurs d’énergie à base de polymères biosourcés piézoélectriques. Les activités R&D du projet BIOHARV visent à maitriser/optimiser (i) les procédés de fabrication de fibres/films à base d’acide polylactique biosourcé piézoélectrique (PiezoPLA) et (ii) les procédés d’assemblage des prototypes de micro-générateur électrique. Pour atteindre ces objectifs, le projet BIOHARV repose sur une collaboration étroite entre divers spécialistes régionaux de la plasturgie/textile et plusieurs réalisations techniques importantes ont été obtenues depuis le démarrage du projet. D’une part, divers procédés de transformation du PLA commercial en PiezoPLA ont été éprouvés à l’échelle laboratoire (IMT LD, Centexbel & UMons) et divers objets à base de PiezoPLA ont été produits avec succès (filaments et films étirés). D’autre part, les propriétés piézoélectriques des filaments/films ont été démontrées/quantifiées (ULille & UPHF). Ces résultats ont permis le développement d’une première génération de prototypes de micro-générateurs d’énergie par effet piézoélectrique. Divers procédés d’imprégnation et d’assemblage PiezoPLA/électrodes métalliques (Armines) ont été mis au point ainsi que divers bancs d’essais piézoélectriques/énergétiques pour mesurer les performances sous divers environnements mécaniques. Des perspectives très intéressantes sont observées pour des films minces monoétirés de PiezoPLA avec de potentielles applications à prospecter dans les objets connectés autoalimentés. Une activité piezoelectrique a également été constatée pour les multifilaments textiles de PiezoPLA et pour les structures tissés impregnées. Les activités R&D actuelles sont coordonnées via divers comités techniques et sont principalement focalisées sur (i) l’optimisation des propriétés piézoélectriques du PiezoPLA à l’échelle laboratoire/pilote, (ii) l’optimisation de la durabilité des prototypes et (iii) le développement de dispositifs conceptuels en lien avec des marchés applicatifs (micro/macro-générateurs d’énergie et capteurs/transducteurs). Concernant l’optimisation des propriétés piézoélectriques/électromécaniques, de nouvelles formulations avancées PiezoPLA (disponibles commercialement ou home-made, de type PiezoPLA/plastifiants-charges minérales) sont en cours de développement et de qualification par les opérateurs. Des caractérisations physico-chimiques/piézoélectriques/énergétiques sont toujours en cours de réalisation mais d’excellents résultats sont actuellement démontrés et une nouvelle génération de prototypes à efficacité énergétique accrue sera bientôt disponible. Une attention particulière est également portée sur les caractérisations structurales à l’échelle nanométrique afin d’accroître l’expertise scientifique transfrontalière sur les relations procédés/structures/propriétés et l’optimisation du PiezoPLA. Le remplacement des électrodes métalliques par des électrodes souples est également considéré via le développement d’électrodes souples 1D/2D adhérentes au PiezoPLA. Une attention particulière est portée sur les procédés de surmoulage ou de tissage multimatières. Des électrodes thermoplastiques imprimées ont eté développées en collaboration avec l’entreprise Nanocyl et des essais de prototypage d’electrodes ABS/nanotubes de carbone seront bientôt entrepris. Cependant, le développement d’electrodes souples pour les tissus PiezoPLA semble toujours complexe. Quelques pistes d’amélioration sont en cours de validation par Centexbel pour développer un prototype textile à base de tissus PiezoPLA. Afin de valoriser les diverses technologies (films/bandes/tissus PiezoPLA, prototypes, électrodes souples) et tendre vers des marchés applicatifs, les opérateurs ont identifié une dizaine d’applications concrètes avec leurs specifications géométriques/techniques associées. Une conversion des divers prototypes en dispositifs conceptuels est en cours avec la mise au point de tests normés pour la qualifatcion de ces dispositifs (conditions reproductibles et proches des conditions réelles d’utilisation). Sur la base des essais actuels, un fort potentiel est détecté pour les films et tissus PiezoPLA sur des applications de type « micro-générateurs d’énergie » et « capteurs/transducteurs » respectivement. Des challenges scientifiques subsistent mais ces premières réalisations collaboratives ont généré de nombreuses activités de communication/valorisation autour de la thématique des polymères piézoélectriques (posters, présentations, articles scientifiques, articles de vulgarisation et organisation d’un atelier en collaboration avec des designers). Les expertises et les actualités du projet BIOHARV développées durant les semestres 1-7 sont consultables sur le site internet (www.gotos3.eu/bioharv).