AquaWeb remporte le prix « Ray of Hope » 2017

L’AquaWeb de Jacob Russo, Anamarija Frankic et C. Mike Lindsey remporte l’édition 2017 du prix « Ray of Hope ». Ce prix est destiné à accompagner les entrepreneurs « biomiméticiens » en herbe dans le développement de projets durables inspirés par la nature. Rappelons que, tandis que certains font de l’espionnage industriel, les biomiméticiens font -en quelque sorte- de « l’espionnage naturel ».

« En 2050, 70% de la population mondiale vivra dans les villes ». Partant de ce constat, l’idée consiste à collecter l’eau naturellement présente dans l’air pour favoriser l’agriculture urbaine, le tout bien sûr en s’inspirant de la nature. Outre la « core team » sus-nommée, il convient donc de rendre hommage aux araignées -dont nous avons tous admiré les toiles parsemées de rosée- pour la collecte, à la ficoïde glaciale pour le stockage et au bolet des bouviers pour la distribution.

Personnellement je ne sais pas où je passerai mes prochaines vacances donc être aussi affirmatif sur « qui vivra où » en 2050 me laisse perplexe. Cela étant, même si prédire un grand avenir à l’AquaWeb est risqué, la démarche de bio-inspiration, outre qu’elle n’est pas nouvelle, ne fait -à mon avis- pas question.

 

Pour en savoir plus : A water management system for the future

Si cette démarche vous inspire, sachez que le Biomimicry Global Design Challenge 2017-2018 est ouvert avec pour thème le changement climatique : Biomimicry Global Design Challenge

Tu fais quoi pour Noël ?

A cette question, Anna Gavalda répond paraît-il « je prends deux kilos ». Joli programme. Mais cette année on va pouvoir changer pour « j’empoisonne mes enfants à moindre frais ».

Le marché des imprimantes 3D connaissant une concurrence féroce, j’ai en effet récemment entendu dans la bouche d’un professionnel « à Noël, on sera en-dessous des 300 € pour des achats coups de cœur pour les enfants ».

Alors qu’il fallait compter près de 2 000 € pour une imprimante 3D personnelle il y a 5 ans, il existe désormais des modèles disponibles dès 200 € : « une aubaine pour les fablabs, les entreprises mais aussi les particuliers qui souhaitent s’équiper d’une imprimante 3D pas chère et découvrir les joies de l’impression par dépôt de fil. »

C’est oublier un peu vite qu’il s’agit de chauffer pour les fondre des matières thermoplastiques qui ne sont pas nécessairement exemptes de danger, comme les scientifiques et les industriels le savent bien et comme je l’avais déjà mentionné dans un article précédent (Les gourous de l’impression 3D me fatiguent). Je rappelle donc simplement qu’imprimer des plastiques en 3D génère des particules ultrafines et des composés organiques volatils plus ou moins nocifs…

Nous ne sommes pas à une contradiction près et je ne serais pas étonnée, parmi les parents qui offriront cette année cet étrange « jouet » à leurs enfants, d’en trouver qui n’hésitent pas à faire le siège de l’école pour réclamer des menus bio à la cantine…

Qu’est-ce qu’un MOF ?

Il faut se méfier des acronymes. Par « MOF », vous entendez sans doute « Meilleur Ouvrier de France » mais connaissez-vous les « Metal Organic Fameworks » ou réseaux métallo-organiques ?

Leur nom l’indique : les réseaux métallo-organiques sont constitués d’ions métalliques (tels que le fer, le titane, l’aluminium, le cuivre, …) reliés entre eux par des groupes « organiques », donc à base de carbone et leur intérêt réside dans leur exceptionnelle porosité.

Ils sont en effet « nanoporeux », comme le charbon actif, les zéolithes ou les silices, donc plein de pores minuscules ce qui fait que leur surface réelle est très supérieure à leur surface « apparente ». Si vous avez du mal à me suivre, imaginez deux feuilles de papier de la même aire apparente (par exemple, deux carrés de 10 par 10 cm) : l’une est lisse et l’autre est plissée comme un éventail. Si vous aplanissez la feuille plissée, alors son aire ne sera plus de 10 par 10 mais (par exemple) de 20 par 10… L’image pourrait aussi être fromagère : la surface réelle d’un morceau d’emmental est supérieure à la surface réelle d’un morceau de gruyère de même taille. En conséquence, plus il y a de trous dans l’emmental, plus il y a en fait… de surface !

A quoi servent les matériaux nanoporeux ? A piéger ou transporter une grande variété de molécules. Le charbon actif est par exemple utilisé pour filtrer l’eau depuis l’Antiquité ou dans les masques à gaz depuis le 19ème siècle. Un gramme de charbon actif a une surface de l’ordre de 1 000 m² (1). Ses petits cousins les MOF, observés pour la première fois en 1992, ont une surface de l’ordre de 10 000 m² par gramme… C’est plus qu’un terrain de football ! Ils sont extrêmement prometteurs car ils permettent de stocker des gaz à effet de serre comme le CO2 ou le méthane, ou encore de l’hydrogène afin de produire de l’électricité renouvelable. Autre exemple : des chercheurs de l’université de Berkeley et du MIT ont uni leurs efforts et présenté début 2017 une preuve de concept combinant l’énergie solaire et un MOF à base de zirconium pour collecter l’eau présente dans l’air, même dans un environnement désertique (2).

Par contre, jusqu’à présent les MOF étaient disponibles sous forme de poudres, lesquelles ne sont pas faciles à mettre en oeuvre à l’échelle industrielle. Mais une équipe internationale menée par des chercheurs de l’Institut de recherche de Chimie Paris a récemment fait la couverture de Nature Materials avec une étude qui met en évidence la capacité d’un MOF à base de zinc à garder ses propriétés de porosité à l’état liquide, puis à l’état vitreux. C’est surprenant car, comme le dit joliment le CNRS (3), « l’état liquide n’est pas celui qui favorise la porosité » ! C’est vrai : on peut faire des ronds dans l’eau mais on y voit au final assez rarement des trous… « Ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles applications industrielles » : on ne peut que l’espérer, quand il vient d’être annoncé que les émissions mondiales de COsont reparties à la hausse après trois ans d’accalmie.

 

(1) Les réseaux métallo-organiques : des matériaux prometteurs aux nombreuses applications industrielles

(2) This new solar-powered device can pull water straight from the desert air

(3) Quand un solide poreux garde ses propriétés à l’état liquide

Après mystère et boule de gomme…

Après « mystère et boule de gomme », voici « polymère et boule de poils » :

La polymérisation en chaîne permet de synthétiser de longues molécules par addition d’éléments dits « monomères », ces monomères s’ajoutant progressivement au bout de la chaîne moléculaire, comme des perles qu’on enfilerait les unes après les autres pour en faire un collier.

Des chercheurs de l’Université Cornell aux Etats-Unis ont étudié la croissance individuelle de polymères et, surprise, ont mis en évidence que le collier ne se fabriquait pas en enfilant les perles une à une mais par « bonds » successifs correspondant à l’ajout de plusieurs perles en même temps. Leurs observations montrent que ce comportement est lié au fait que les monomères (les « perles ») s’emmêlent entre eux et sont maintenus par des interactions faibles, formant selon ces scientifiques une « boule de poils » qui se déroule soudainement.

A quoi cela nous avance-t-il de le savoir, direz-vous ? A rien je suppose, mais l’idée de la « boule de poils » me plaisait suffisamment pour que je vous en parle !

 

Pour en savoir plus : Polymers grow by adding « hairballs »

Des digitales… numériques !

Quand l’impression 3D inspire les designers, le résultat peut être extrêmement poétique. C’est le cas avec cette collection de luminaires présentés par Kiki van Eijk à la « Dutch Design Week » fin octobre. La designer néerlandaise s’est inspirée des digitales de son jardin et appuyée sur l’impression 3D pour réaliser ces délicates « clochettes ». Selon DEZEEN le matériau est un bioplastique : il s’agit donc probablement de PLA (acide polylactique, un polymère biodégradable), très couramment utilisé dans les imprimantes 3D du type « FDM » (impression 3D par dépôt de fil fondu).

L’une des caractéristiques du procédé est que les couches de fils successivement déposées sont bien visibles. Ce qui, aux yeux d’un plasturgiste habitué à rechercher des états lisses et brillants, est un abominable défaut devient à ceux de Kiki van Eijk une merveilleuse façon de symboliser l’imperfection de la plante en fin de floraison. Elle a donc choisi sur son imprimante 3D le plus faible niveau de résolution afin de donner plus « d’âme » à son projet.

Résumons-nous : quelques clochettes imprimées en plastique, une tige en métal délicatement courbée par le « poids des fleurs », un pied en béton teinté, quelques LED et un peu de fil électrique : mais pourquoi n’y avons-nous pas pensé nous-mêmes ?

Premier millésime du Prix Etudiant SFIP : déjà un grand cru !

PLEXIGLAS, NYLON, TEFLON… des noms commerciaux de polymères qui ont tellement changé nos modes de vie qu’ils en sont passés dans le langage courant ! Mais tous ont désormais plus de 50 ans. Même le polycarbonate a marché sur la lune, avec Neil Armstrong. Alors, quoi de neuf aujourd’hui dans le domaine des plastiques ?

A cette question, Adrien DEMONGEOT (recevant, à droite sur la photo, son prix des mains de Gérard Liraut, Président de la SFIP), Ingénieur de l’ESPCI (Ecole Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles de Paris) et Docteur de l’Université Pierre et Marie Curie répond : les vitrimères !

Voici donc une nouvelle classe de polymères dont nous avons entendu parler pour la première fois en 2011, lorsque Ludwik Leibler, Directeur du laboratoire Matière molle et Chimie à l’ESCPI Paris Tech a mis au point ce concept avec son équipe. Les vitrimères sont aussi résistants et insolubles que les thermodurcissables mais ils sont façonnables à chaud comme les thermoplastiques.  Cependant, contrairement aux thermoplastiques qui présentent une forte chute de viscosité à la fusion ou à la transition vitreuse, la diminution de viscosité des vitrimères se fait en douceur avec la température, comme dans le verre, d’où leur nom rappelant la nature polymère du matériau et la racine latine du mot verre, vitrum.

Devant un concept aussi innovant, le plasturgiste a les yeux qui brillent car il comprend qu’un jour, il n’aura plus à choisir entre la résistance des thermodurs d’une part et la recyclabilité et la réparabilité des thermoplastiques d’autre part. Mais il se demande combien de temps encore il devra patienter pour disposer de ces petites merveilles…

C’est là que se positionne le travail de thèse d’Adrien DEMONGEOT, qui a précisément consisté à transformer un polyester commercial en vitrimère, en utilisant un outil de mise en œuvre classique des thermoplastiques industriels et des additifs tous commerciaux. Plus précisément, il a modifié un PBT par des résines époxy en présence d’un catalyseur de transestérification, directement en extrudeuse, ouvrant ainsi de nouveaux domaines applicatifs au PBT, notamment dans la connectique.

Pour sa toute première édition, le Prix Etudiant SFIP a donc été attribué à l’unanimité à Adrien DEMONGEOT. Les membres du jury ont été séduits par une double ambition de recherche d’une rupture technologique alliée à une vision applicative et industrielle, le tout présenté avec rigueur, clarté et une belle maîtrise.

Bravo à Adrien DEMONGEOT et… longue vie au Prix Etudiant SFIP !

 

Cet article est également publié sur LINKEDIN : Première édition du Prix Etudiant SFIP

Wabi-sabi

Le wabi-sabi relie wabi : solitude, simplicité, mélancolie, nature, tristesse, dissymétrie… et sabi : l’altération par le temps, la décrépitude des choses vieillissantes, la patine des objets, le goût pour les choses vieillies, pour la salissure, etc. Le wabi fait référence à la plénitude et la modestie que l’on peut éprouver face aux phénomènes naturels et le sabi à la sensation face aux choses dans lesquelles on peut déceler le travail du temps ou des hommes (selon Wikipédia).

Cette éthique japonaise prône le retour à une simplicité, une sobriété paisible pouvant influencer positivement l’existence, où l’on peut reconnaître et ressentir la beauté des choses imparfaites, éphémères et modestes. Apparue au 12ème siècle, c’est une notion popularisée en Occident ces dernières années par le Belge Axel Vervoordt.

Si vous aimez les bonsaï, la Joconde ou encore le Vieil homme et la mer, alors vous êtes probablement sensible au wabi-sabi.

Vous serez peut-être surpris d’apprendre qu’il s’illustre même dans la décoration des plastiques, comme je l’ai découvert la semaine dernière lors du Congrès Tendances Décors et Matières organisé par la SIA (Société des Ingénieurs de l’Automobile) et la SFIP (Société Française des Ingénieurs des Plastiques). La société PLASTIVALOIRE y a en effet présenté de nouveaux décors inspirés par le wabi-sabi et obtenus par application d’un laser sur des pièces plastiques. Le laser est ici utilisé de différentes façons : pour enlever tout ou partie d’une couche superficielle, graver la surface, provoquer une oxydation ou un « cloquage » localisé… Céramique craquelée, écorce d’arbre, oxydation, tweed : les différents effets présentés sont bluffants et cette photo n’en rend compte que très imparfaitement.

Serions-nous plus malins que les humains ?

C’est la question que semble se poser ce macaque crabier ou macaque à longue queue (Macaca fascicularis).

Ses congénères, qui habitent le parc national de Sam Roi Yot en Thaïlande, ont l’habitude d’utiliser des outils pour pêcher les huîtres et coquillages qui composent leur alimentation. Des chercheurs de l’Université d’Oxford (1) ont mis en évidence que la taille et l’abondance des proies avaient tendance à diminuer sur deux îles du parc, avec un impact plus marqué sur l’île de Koram, dont la population de macaques est plus importante que celle de NomSao. C’est le « plus on est de fous, moins il y a de riz » de Coluche revisité : « plus on est de macaques, moins il y a de fruits de mer ».

Là où cela devient intéressant, c’est que ces mêmes chercheurs ont constaté que, bien que visant les mêmes proies que leurs cousins de NomSao, les macaques de Koram choisissent des outils plus petits pour la pêche. Selon Lydia Luncz et ses collègues d’Oxford, les macaques pourraient avoir ainsi réduit la taille de leurs outils en réponse à la raréfaction des proies.

Peut-on en conclure que le macaque pratique instinctivement la pêche durable tandis que l’homme continue de surexploiter les ressources halieutiques ?

 

(1) NATURE, Vol 549, 21 septembre 2017

Marilyn n’est pas seule à aimer les diamants

Marilyn n’est pas seule à aimer les diamants. J’en conviens : j’ai un faible pour ceux de la grille de radiateur des voitures Mercedes.

Déformation professionnelle sans doute… Je ne me lasse pas de contempler cette grille « diamant » quand j’en ai l’occasion. Créée en 2012, elle est moulée par injection en ASA ou acrylonitrile styrène acrylate (1). C’est un réseau très fin (pour optimiser le flux d’air) à deux-cent-quatre-vingt-huit « nœuds » de plastique. Une fois la pièce injectée, les nœuds doivent être décorés, en l’occurrence « chromés » car « l’effet chrome » reste un grand classique du décor des plastiques (2).

Première difficulté : s’il est facile à colorer, l’ASA est assez visqueux ce qui n’en fait pas un candidat évident pour la production de pièces aux parois fines.

La forme de la grille, en l’occurrence les angles du réseau, a constitué un deuxième challenge : il a fallu trouver un compromis entre la maximisation du flux d’air et l’aptitude de la pièce au démoulage. Vous n’êtes pas plasturgiste, mais vous avez bien un moule à cake ? Alors imaginez un moule dont les parois se resserreraient vers le haut au lieu de s’évaser : vous ne pourriez pas démouler le gâteau. En plasturgie, c’est pareil : tous les angles ne sont pas « démoulables ».

Après l’injection, vient l’étape de décoration : un peu comme si vous recouvriez votre gâteau d’un glaçage au chocolat. Ici le « glaçage » est un « marquage à chaud », réalisé par la société allemande KURZ. Il s’agit d’un procédé de transfert d’un décor d’un ruban sur une pièce plastique au moyen d’un tampon en silicone chauffé. Voici une très courte vidéo de KURZ sur le marquage à chaud vertical : Vertical hot stamping. Dans le cas de la grille, ce n’est pas toute la pièce qui est chromée mais seulement les nœuds, dont les formes sont variables pour créer une réfraction non uniforme imitant l’étincellement du diamant. Là réside une troisième difficulté, car le tampon en silicone qui vient appliquer le décor doit pouvoir s’adapter aux différentes courbures des différents nœuds !

Après avoir surmonté tant d’obstacles, cette grille « diamant » a remporté un prix de la SPE (Society of Plastics Engineers) Central Europe en 2013. Si vous voulez mon avis, elle ne l’a pas volé.

 

(1) L’ASA est un polymère thermoplastique de la famille des styréniques : c’est un copolymère styrène-acrylonitrile (donc un SAN) greffé avec un élastomère acrylique. On l’utilise pour la réalisation d’éléments de carrosserie mais aussi pour la fabrication des planches à voile.

(2) That’s chrome, isn’t it? in Plastics News Europe, September 2017.

Les gourous de l’impression 3D me fatiguent

 

Le changement climatique ? Oubliez l’accord de Paris et pensez impression 3D ! C’est en substance ce que dit cet article :

Who Needs The Paris Climate Accords When You Have 3D Printing?

J’en conviens, je n’ai pas lu l’accord de Paris : je ne me prononcerai donc pas sur son efficacité. Par contre, question impression 3D j’en sais à l’évidence plus que l’auteur et il me ferait bien rire si le sujet n’était pas si sérieux. L’apprenti sorcier qui a commis cet article ferait mieux de retourner à son balai, car voici ce qu’il raconte :

« Dans les cinq à dix ans, l’impression 3D occupera une part considérable dans l’industrie. »

« Considérable », ça fait combien au juste : 5%, 10%, 20% ? Le marché global de l’impression 3D devrait représenter 55,8 milliards de dollars en 2027 selon l’étude The future of 3D Printing by 2027 (les chiffres varient quelque peu selon les sources mais l’ordre de grandeur est bien celui-ci), ce qui représente… 0,5% de la production industrielle globale.

« L’impression 3D émet moins de fumées et de vapeurs toxiques [que les procédés conventionnels]. Les émissions sont en outre mieux contenues et éliminées grâce à des filtres. »

Heureusement, l’industrie n’a pas attendu l’auteur pour se préoccuper des émissions nocives et découvrir les filtres ! Il n’y a d’ailleurs pas de raison que l’impression 3D soit en elle-même moins « émissive » que les procédés conventionnels. Au contraire, il est établi qu’imprimer des plastiques en 3D génère des particules ultrafines et des composés organiques volatils plus ou moins nocifs (Emissions of Ultrafine Particles and Volatile Organic Compounds from Commercially Available Desktop Three-Dimensional Printers with Multiple Filaments). Quant à la fabrication additive métallique, elle implique la manipulation de poudres fines, qui présentent des risques tant sur le plan de la santé (au niveau respiratoire par exemple) que sur celui de la sécurité (explosion). Les exigences liées à la manipulation des poudres ne se limitent bien sûr pas au métal. Regardez cette vidéo et l’équipement de l’opérateur et dites-moi si vous installeriez cela chez vous :

3D printed plastic hand

Au passage, ceci montre à quel point il faut avoir un sens excessif du raccourci pour asséner sans nuance que l’impression 3D est « l’exemple phare de la fabrication additive, qui assemble les matériaux de façon précise en n’utilisant que ce qui est nécessaire au produit final. » Car il ne faut pas croire que la poudre en excès que vous voyez sur ces images soit réutilisable indéfiniment…

Selon l’auteur, l’impression 3D serait définitivement « moins polluante ». Je connais pourtant des exemples de pièces qui nécessitent 75% de leurs poids en produits chimiques pour être « nettoyées » après leur fabrication par impression. Est-ce que vous utiliseriez -presque- 4 kg de lessive pour laver 5 kg de linge ?

Pour conclure, l’auteur cite Julian Simon, qui paria dans les années 70 que les ressources naturelles deviendraient plus et non moins abondantes avec le temps et « gagna son pari haut la main dix ans plus tard ». Voilà qui piétine allègrement les lois de la thermodynamique et amène l’auteur à regretter que « les écologistes continuent d’ignorer la capacité des entreprises à résoudre les problèmes qu’elles créent ». Un aveu « d’auto-toxicité » qui prête à sourire, non ?

L’impression 3D ne remplace pas les technologies existantes, pas plus qu’elle n’a vocation à résoudre la question du changement climatique. Par contre, elle ouvre des perspectives considérables quant à la complexité des formes, la liberté de conception des pièces, la réduction des assemblages et la personnalisation. Un exemple parmi des milliers d’autres : elle est actuellement étudiée comme un moyen de réalisation de capteurs et générateurs électriques en polymères piézoélectriques : Les objets connectés passent à la génération piézoélectrique.

Oui, l’impression 3D est une nouvelle et fabuleuse lame sur le couteau suisse, mais raconter n’importe quoi à son sujet ne lui rend pas service.

 

Voir la version anglaise de cet article sur LINKEDIN : 3D printing