Des plastiques très réactifs

Les films polymère donne le ton

L'usage croissant de produits électroniques capables de transmettre, outre la voix, toutes sortes de contenus audiovisuels, suppose la présence d’autant de microphones et de haut-parleurs dont, mobilité oblige, la taille et le coût doivent être inversement proportionnels à la performance. 
L’intérêt, à cet égard, de l’effet piézoélectrique, c’est qu’il est réversible. En effet, si l’on peut transformer les vibrations d’une membrane en courant électrique pour restituer un son, on peut - et souvent même on doit - utiliser les impulsions électriques pour faire vibrer celle d’un haut-parleur. 
Après avoir fait leurs preuves pour la prise de son, les polymères électroactifs peuvent également prétendre à sa restitution. C’est pourquoi les grands fabricants de films plastiques sont d’ores et déjà sur les rangs.

En 2013, le japonais Fujifilm a présenté le premier haut-parleur flexible fabriqué à partir d’un film PVDF dopé avec des microparticules céramiques. Un créneau qu’occupe également son petit concurrent coréen FILS, en partenariat avec les grandes firmes de la péninsule.

Des polymères pleins de tact

Propice aux bonnes relations sociales, le tact est une qualité qui fait cruellement défaut aux interfaces électroniques. Combler ce manque, telle est la mission des spécialistes de l’haptique, la science du toucher. 
Ce domaine, l’un des plus porteurs en termes d’innovations, pourrait représenter un marché de plus de 45 milliards d’euros en 2018… Et la maîtrise des polymères électroactifs – ou plutôt électrosensibles – est est un atout indispensable pour capter une part substantielle de cette manne… Tout simplement parce que ces plastiques capables à se déformer sous l’effet d’un courant électrique ont été d’emblée désignés pour la fabrication des nouvelles interfaces sensibles.

L'écran tactile prend du relief

L’allemand Bayer a présenté, en 2011, son procédé ViviTouch, un vibreur pour mobile, smartphone ou manettes de jeu, développé partir d’une membrane électroactive à base de silicone 
La start-up Novasentis exploite, quant à elle, les propriétés des dérivés du PVDF pour d’autres interfaces. Elle a notamment mis au point un clavier souple tactile aussi fin qu’une feuille de papier et propose, par ailleurs, d’intégrer dans les bracelets de montres connectées des micro-actionneurs capables de produire toutes sortes de vibrations. La société finlandaise Senseg utilise les propriétés piézoélectriques d’un film polymère susceptible d’imiter différentes textures. Parmi les applications prioritaires de ce procédé figurent évidemment la réalisation d’interfaces en braille pour les non-voyants. Mais, certains visent déjà des simulations plus sophistiquées. À l’exemple du laboratoire Disney Research qui a mis au point un écran tactile capable de simuler la géométrie 3D des objets affichés.

Le design automobile déclare la guerre des boutons

Gauge à essence, compteur de vitesse, lève-vitre ou dégrivrage … Inutile de poursuivre ! L’automobile est sans doute l’un des objets qui comptent le plus de capteurs et d’actionneurs… 
Sachant que la parfaite intégration des interfaces correspondantes est aujourd’hui considérée comme le must du design automobile, Faurecia a décidé en 2014 de prendre résolument le virage des technologies haptiques. 
Objectif : renvoyer tous les boutons à la préhistoire et intégrer de nouvelle interface tactile dans le revêtement décoratif de l’habitacle.
Les commandes sont visibles sur une feuille de décor d’aspect variable - métal, bois ou plastique - et microperforée pour le rétro-éclairage. Ce revêtement tactile est garni en sous-face d’une couche de polycarbonate qui guide la lumière émise par les composants piézoélectriques imprimés ou encapsulés dans un film polymère.

L’ensemble mesure moins de 10 mm d'épaisseur. Il suffit d’une pression de l'ordre de 2 newtons pour exciter le composant qui émet le signal lumineux et la vibration correspondant à l’action du passager.

Polymères électroactifs pour les ailes du futur

C’est en imitant les oiseaux qu’on inventa l’avion. Pour les spécialistes du «morphing» qui s’inspirent des ailes d’oiseaux pour améliorer celles des avions, cette démarche est toujours d’actualité. Les chercheurs de l’Université de Toulouse associés à Airbus s’intéressent plus particulièrement à deux caractéristiques : la capacité des ailes des grands volatiles  à se déformer en temps réel et le rôle des petites plumes latérales. 
L’originalité de leur approche consiste à coupler ces deux phénomènes en associant différents matériaux électro-actifs dans les voilures d’avions.
Pour permettre à l’aile de se déformer en fonction des conditions de vol, les ingénieurs ont imaginé une structure qui combine les effets d’un «Alliage à Mémoire de Forme» capable de déformations assez amples mais très lentes, avec ceux d’actuateurs en céramique PZT (Titano-Zirconate de Plomb) qui induisent de petites déformations, de l’ordre du millimètre, à un rythme plus rapide.

Le polymère électroactif qui complète ce dispositif remplit un double rôle. Les lamelles souples en polyfluorure de vinylidène (PVDF) placées sur le bord de fuite, comme les petites plumes des oiseaux, absorbent les turbulences et améliorent ainsi le rendement aérodynamique de la voilure. En outre, leurs vibrations fournissent une partie de l’électricité nécessaire aux déformations de la structure.

Quand les poissons volants nageront dans l'atmosphère

Non ce n’est pas le titre d’un poème surréaliste ! C’est le défi qu’ont décidé de relever, depuis 2007, les chercheurs suisses de l’Empa, le Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche, réunis autour de Silvain Michel. 
Constatant que la truite se propulse dans l’eau avec aisance et sans fatigue en fléchissant son corps et sa queue en direction opposée, ils  ont parié que ce mouvement appelé «battement de flexion rotation» pouvait être transposé de l’eau à l’air sur des dirigeables dont l’enveloppe est composée d’un polymère électroactif. 
Leur activation et inactivation alternées permettent de déformer la surface de l’enveloppe et de lui conférer un mouvement de propulsion semblable à celui des truites dans l’eau.
Ce mode de propulsion assure aussi une excellente manœuvrabilité. Et la grande taille de l’enveloppe offre assez de place pour y intégrer les piles photovoltaïques flexibles indispensables à l’activation des composants piézoléctriques.