CNRS La lettre innovation

Partenariats, création d'entreprises, brevets, licences, événement... Retrouvez tous les mois les dernières actualités de la valorisation et de l'innovation au CNRS.

Brevets et licences

Une nouvelle famille de composites à base d'aluminium disponible pour l'industrie

Mélanger, par un procédé de laminage, de l’aluminium et du fer pour obtenir un nouveau matériau à la fois léger et magnétique ? C’est le pari réussi par une équipe du Laboratoire des systèmes et applications des technologies de l'information et de l'énergie. Depuis, leur procédé a été étendu à d’autres matériaux, les composites brevetés : l’un d’entre eux, AluArmé, a été testé par un industriel français qui a obtenu des tôles d’un mètre de long. L’équipe recherche désormais des partenaires industriels pour tester ces matériaux dans diverses applications réelles.

illustration

A l’origine, une équipe d’électrotechniciens, Laurent Prévond et Pierre François du Laboratoire des systèmes et applications des technologies de l'information et de l'énergie (CNRS/ENS Cachan/CNAM/IFSTTAR/Université de Cergy-Pontoise/Université Paris-Sud/ENS Rennes), recherchait un matériau conducteur et léger pour réaliser un générateur électrique (cogénérateur Stirling)1. Ils pensaient donc se tourner vers l’aluminium, idéal pour sa légèreté. Mais le matériau approprié devant également être magnétique, contrairement à l’aluminium, ils ont fait appel à leurs collègues métallurgistes (Renaud Caplain et Nicolas Collard), travaillant notamment sur des laminoirs2. L’idée de réaliser un colaminé est étudiée et validée sur la base des propriétés magnétiques du fer et des capacités de l’associer à l’aluminium en créant un nouveau matériau architecturé. Leur concept validé, ils ont pu l’étendre à d’autres familles de matériaux, comme le cuivre.

Ces composites originaux à base d’aluminium ont fait l’objet du dépôt de trois demandes de brevets, toutes étendues à l'international (WO2011110685, WO2011110686, WO2011110687 / DI 03232-01, 05, 06). Aujourd’hui, il existe trois déclinaisons de ces composites qui constituent une gamme de produits pouvant répondre à une large variété d'applications :

  • Aluarmé 1 : matériaux aluminium/fer en feuille de 100 microns à plusieurs millimètres d’épaisseur. Grâce à leurs caractéristiques mécaniques et électromagnétiques, ils peuvent être destinés à la tôlerie, au blindage électromagnétique (protection des équipements électroniques des parasites électriques et des radiofréquences), à la compatibilité électromagnétique, etc…
  • Ondalu 2: matériaux en aluminium mis en forme à froid en 1 passe, donnant en sortie du laminoir, suivant la forme des cylindres, des feuilles « hyper rigides » par les nervures créées, ou des tubulures pouvant servir pour des échangeurs thermiques.
  • Surfalu 3 : matériaux obtenus par dépôt d’une fine couche de cuivre (ou de Nickel) sur de l’aluminium par contrainte mécanique à froid. Cette technique confère à des conducteurs en aluminium de bons contacts en extrémité ou encore une possibilité de soudage à l’étain, pour des applications dans le domaine de la connectique ou pour le cablâge.

Un projet ANR Emergence (2011-2014), initié avec l’équipe de Yves Bienvenu au Centre des matériaux (CNRS/Mines ParisTech), a permis de passer facilement sur un laminoir expérimental à une production d’Aluarmé de la surface d’une feuille A4. Et les caractérisations mécaniques et électromagnétiques obtenues3 ont confirmé l’intérêt du matériau.

Dernièrement, deux spécialistes du laminage, Thierry Baudin et Anne-Laure Helbert de l’Institut de chimie moléculaire et des matériaux d’Orsay (CNRS/Université Paris-Sud), ont rejoint l’équipe afin de poursuivre les études et la compréhension des mécanismes en jeu (micro structure). Et un industriel français, Griset, a pu laminer, sans difficulté majeure, des tôles d’un mètre de long, validant ainsi le transfert de technologie.

Aujourd’hui, l’équipe recherche des partenaires pour tester ses matériaux dans des applications réelles (compatibilité électromagnétique, tôlerie, échangeurs de chaleur).

© SATIE

Principe du colaminage et réalisation d’une tôle Aluarmé de 150 x 300mm.

 

 

 

1 Démarche de conception et d'optimisation d'un micro-cogénérateur à moteur Stirling "double effet" et génératrice à induction linéaire tubulaire ; COlloque FRancophone en Energie, Environnement, Economie et Thermodynamique - COFRET'14, At Paris.

2 Laminer un métal consiste à le réduire en barres minces, en lames, en feuilles, par une forte compression entre les deux cylindres d'un laminoir

3 Module d’élasticité à 20°C : 60 -95GPa ; résistance en traction 70_180 MPa ; flexion >70MPa, et électromagnétiques : effet d’écran similaire à celui du cuivre de 10kHz à 40 MHz à épaisseur égale et supérieur au cuivre entre 0 et 280 Hz.

 
Contacts :
Laurent Prevond / Laboratoire des Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie / laurent.prevond@cnam.fr / T. +33 1 40 27 24 18
Corinne Monnier / FIST SA / corinne.monnier@fist.fr / T. + 33 1 40 51 00 90