POS - Ixarm

POS - Ixarm POS - Ixarm

11.03.2014 Views

Domaine 4 4. NANOMATÉRIAUX L’exploitation des propriétés des nanomatériaux pour des applications militaires reste dans le domaine Matériaux, Chimie et Energie. Ainsi les matériaux multi spectraux fonctionnels, les matériaux pour la détection et le criblage nomade de toxiques et les matériaux pour les micro-sources d’énergie ne sont pas couverts par le domaine des nanotechnologies. En revanche le domaine s’intéressera d’une part aux propositions concourant à la protection du combattant et en particulier aux textiles fonctionnalisés et intelligents : vêtements déperlants, armure souple, intégration de dispositifs de premiers soins, réduction des signatures, etc. Les solutions proposées devront offrir des garanties de fiabilité et de réparabilité. D’autre part, le domaine s’intéressera aux méthodes innovantes de fabrication des nanomatériaux dans la mesure ou elles favoriseront par leurs propriétés spécifiques à l’émergence d’une application Défense. Les exemples sont très nombreux et on peut citer les propriétés mécaniques pour des textiles aux caractéristiques antibalistiques, des propriétés électroniques pour des composants en électronique souple, des dispositifs performants de récupération d’énergie, des nano antennes, des propriétés optiques pour des composants de détection infrarouge bas-coût à température ambiante. Ces méthodes innovantes concerneront : ● les procédés de synthèse des nano-objets, en particulier des Nanotubes de Carbone incluant les méthodes de séparation performantes, bas-coût et industrialisables ou les méthodes de conversion entre métalliques et semi-conducteurs ; ● la fabrication, la caractérisation et l’exploitation des propriétés physico-chimiques des nano fils inorganiques. Enfin, il existe des procédés qui sont en cours de développement au sein de la recherche civile et qui feront l’objet d’une veille scientifique active de la Figure 4.1 : Illustration d’un nanotube de carbone. part du domaine des nanotechnologies. Ces procédés innovants adressent par exemple les méthodes d’organisation douce pour l’obtention de structures linéaires 1D et la mesure de leurs propriétés mécaniques, électriques, magnétiques, optiques ; potentiellement source de rupture et exploitables en nanoélectronique ou dans le domaine des nanodispositifs . On suivra également la fabrication et la caractérisation d’assemblage de molécules uniques, de moteurs moléculaires capables de produire un mouvement dirigé sous une impulsion physique extérieure ou de manière plus complexe de structures susceptibles de se déplacer grâce à la conversion en énergie mécanique de l’énergie chimique issue de l’hydrolyse de l’ATP. 5. NANO BIOTECHNOLOGIES Depuis de nombreuses années les nanotechnologies ont une contribution importante dans le domaine des biotechnologies pour applications Défense, essentiellement par la conception et la réalisation de micro et nano systèmes. De façon générale, cette contribution se situe dans le cadre des équipements de protection du combattant et du suivi et de la prise en charge médicochirurgicale. Les deux applications les plus immédiates sont, d’une part les détecteurs biologiques de terrain, et d’autre part les dispositifs de micro fluidique permettant une analyse parallèle et rapide d’échantillons. Les microsystèmes dédiés à la détection des menaces biologiques font partie de la famille des bio-MEMS. De nombreuses technologies sont en concurrence pour optimiser cette détection. Elles sont basées sur des phénomènes optiques, électriques ou encore mécaniques. Le choix de la technologie doit être guidé par le composant final qui doit présenter l’un ou plusieurs des attributs suivants : compact (portable, idéalement individuel), sensible, sélectif, communiquant et peu consommateur en énergie. La rupture technologique ici se situe dans l’opérabilité des systèmes sur le terrain et en temps réel contrairement aux systèmes actuels fondés sur une analyse postérieure en laboratoire. La technologie MEMS permet également le développement d’identificateurs d’état physiologique du combattant ainsi que le suivi de son évolution, la position française considérant que ces dispositifs de surveillance doivent rester non invasifs. L’intérêt de la Défense dans les dispositifs de microfluidique réside dans la capacité à pratiquer des analyses multiplexes (détection de nombreuses cibles en parallèle dans le même échantillon), ultra-sensibles (capture et détection de quelques microorganismes par exemples) et rapides dans un contexte de traçabilité, de l’exposition à des substances toxiques, de diagnostic sur site ou d’intervention médicale à distance. Outre l’effet de parallélisation lié à la miniaturisation des plateformes d’analyses (laboratoires sur puce), la sensibilité et la sélectivité des détecteurs pourraient bénéficier des ruptures technologiques apportées par la manipulation des analytes à l’échelle micro et nanométriques 36 POLITIQUE ET OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ÉDITION 2010 - ORIENTATIONS 2011-2012

(nouvelles méthodes de tri, séparation, préconcentration lié au changement de la physique des fluides à ces échelles). Enfin, la capacité de réaliser une détection quelque soit le théâtre de la mission, la multiplication des analyses liée à une surveillance continue de la menace, requièrent de privilégier les systèmes d’analyse présentant un coût abordable. Les technologies bas-coût seront donc suivies avec un intérêt particulier (dispositifs micro fluidiques sur papier ou sur films souples). S’il n’y a pas dans ce domaine de besoin spécifique Défense quant aux performances des dispositifs, le soutien de la DGA se justifie dans la mesure où elle souhaite accélérer le développement de ces technologies pour en disposer le plus rapidement possible. Néanmoins, comparativement au diagnostic médical, l’analyse d’échantillons environnementaux implique que les technologies et systèmes soient compatibles avec des matrices complexes (eaux, collectes d’aérosols, prélèvements divers…). Enfin, c’est à l’interface entre la biologie, la chimie et les matériaux que sont en train d’émerger des technologies dites bio-inspirées, pour l’élaboration de matériaux à l’échelle du nanomètre avec une précision et un contrôle de la structure au niveau moléculaire. Il s’agit en particulier de technologies de nano construction exploitant les capacités de reconnaissance moléculaire de l’ADN. Ainsi des éléments d’ADN synthétique ou des anticorps disponibles commercialement peuvent être fonctionnalisés pour une application déterminée. Le domaine se doit de suivre par une veille scientifique active les évolutions de ces technologies. Un second pan de développement touche la biologie cellulaire synthétique qui vise à produire des organismes pour remplir une fonction particulière par exemple de détection. Cette activité de recherche est à la limite de la biologie classique et de la nanotechnologie puisque les chercheurs tentent de développer des briques élémentaires à partir de micro et nano-objet biologiques pour en faire des systèmes par exemple de détection de toxines ou de purification intégrables dans des systèmes physiques micro ou nanostructurés. Ces domaines très amont qui utilisent la puissance des nanotechnologies « naturelles » doivent être suivis par une veille scientifique active sur les évolutions de ces technologies. 6. L’INTÉGRATION DE NANO DISPOSITIFS Pour que les démonstrateurs de laboratoire issus des nanotechnologies deviennent une réalité opérationnelle à court terme, il faut dès à présent se préoccuper de leur intégration dans des systèmes complexes plus larges et de leur capacité à résister aux environnements militaires, à savoir des conditions extrêmes de température, de pression ou d’environnements corrosifs. Si par exemple, de nombreux concepts de détection biologique sont actuellement en cours de développement, peu d’études proposent des dispositifs présentant un système de communication sans fil et une source d’énergie intégrés assurant ainsi une autonomie énergétique à un objet communiquant tout en conservant les avantages de la miniaturisation et du faible encombrement. L’intégration de plusieurs fonctions sur une même plate-forme, ou l’augmentation des fonctionnalités d’un composant, sont des thématiques qui seront donc soutenues par la DGA. Les exemples d’applications court terme sont nombreux, citons simplement la réalisation de dispositif de reconnaissance ami-ennemi individuel qui contribuera à renforcer la protection du combattant. Enfin, la démonstration de la fiabilité des micro et nano-objets, en particulier des MEMS, dans des environnements sévères et ce quelque soit l’application, reste un obstacle à surmonter impérativement et ce type d’étude pourra être soutenue. Domaine 4 Les priorités choisies pour la période 2011-2012 ont pour objectif de favoriser l’émergence d’applications Défense fonctionnelles à court ou moyen terme. Elles concernent : Actions prioritaires 2011– 2012 ● l’élaboration et la mise en œuvre de nano-objets et nano-matériaux par des méthodes de synthèse et de technologies bas-coût. Les propriétés physico chimique obtenues doivent être reproductibles pour que les nanotechnologies soient utilisables à plus grande échelle. Le tri des nanotubes de carbone doit être en particulier résolu à court terme ; ● la fiabilité des nano-objets et des nano-dispositifs présentant un intérêt potentiel pour la Défense, pouvant être intégrés à terme dans un système électronique complexe et donc utilisés en environnement sévère ; ● le développement de nouvelles fonctionnalités pour la protection du combattant. Les thématiques sont très diverses et peuvent concerner : les matériaux rhéo-épaississants pour armure souples, les vêtements furtifs, l’intégration de capteurs, de systèmes communicants et de sources d’énergie, de dispositifs de reconnaissance ou de dispositifs d’intervention médicale à distance. POLITIQUE ET OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ÉDITION 2010 - ORIENTATIONS 2011-2012 37

(nouvelles méthodes de tri, séparation, préconcentration<br />

lié au changement de la physique des fluides<br />

à ces échelles). Enfin, la capacité de réaliser une<br />

détection quelque soit le théâtre de la mission, la<br />

multiplication des analyses liée à une surveillance<br />

continue de la menace, requièrent de privilégier les<br />

systèmes d’analyse présentant un coût abordable.<br />

Les technologies bas-coût seront donc suivies avec<br />

un intérêt particulier (dispositifs micro fluidiques<br />

sur papier ou sur films souples). S’il n’y a pas dans<br />

ce domaine de besoin spécifique Défense quant aux<br />

performances des dispositifs, le soutien de la DGA<br />

se justifie dans la mesure où elle souhaite accélérer<br />

le développement de ces technologies pour en<br />

disposer le plus rapidement possible. Néanmoins,<br />

comparativement au diagnostic médical, l’analyse<br />

d’échantillons environnementaux implique que les<br />

technologies et systèmes soient compatibles avec<br />

des matrices complexes (eaux, collectes d’aérosols,<br />

prélèvements divers…).<br />

Enfin, c’est à l’interface entre la biologie, la chimie<br />

et les matériaux que sont en train d’émerger des<br />

technologies dites bio-inspirées, pour l’élaboration<br />

de matériaux à l’échelle du nanomètre avec une<br />

précision et un contrôle de la structure au niveau<br />

moléculaire. Il s’agit en particulier de technologies<br />

de nano construction exploitant les capacités de<br />

reconnaissance moléculaire de l’ADN. Ainsi des<br />

éléments d’ADN synthétique ou des anticorps disponibles<br />

commercialement peuvent être fonctionnalisés<br />

pour une application déterminée. Le domaine<br />

se doit de suivre par une veille scientifique<br />

active les évolutions de ces technologies.<br />

Un second pan de développement touche la biologie<br />

cellulaire synthétique qui vise à produire des organismes<br />

pour remplir une fonction particulière par<br />

exemple de détection. Cette activité de recherche<br />

est à la limite de la biologie classique et de la nanotechnologie<br />

puisque les chercheurs tentent de développer<br />

des briques élémentaires à partir de micro et<br />

nano-objet biologiques pour en faire des systèmes<br />

par exemple de détection de toxines ou de purification<br />

intégrables dans des systèmes physiques micro<br />

ou nanostructurés. Ces domaines très amont qui<br />

utilisent la puissance des nanotechnologies « naturelles<br />

» doivent être suivis par une veille scientifique<br />

active sur les évolutions de ces technologies.<br />

6. L’INTÉGRATION<br />

DE NANO DIS<strong>POS</strong>ITIFS<br />

Pour que les démonstrateurs de laboratoire issus<br />

des nanotechnologies deviennent une réalité opérationnelle<br />

à court terme, il faut dès à présent se<br />

préoccuper de leur intégration dans des systèmes<br />

complexes plus larges et de leur capacité à résister<br />

aux environnements militaires, à savoir des conditions<br />

extrêmes de température, de pression ou d’environnements<br />

corrosifs.<br />

Si par exemple, de nombreux concepts de détection<br />

biologique sont actuellement en cours de développement,<br />

peu d’études proposent des dispositifs<br />

présentant un système de communication sans fil<br />

et une source d’énergie intégrés assurant ainsi une<br />

autonomie énergétique à un objet communiquant<br />

tout en conservant les avantages de la miniaturisation<br />

et du faible encombrement. L’intégration de<br />

plusieurs fonctions sur une même plate-forme, ou<br />

l’augmentation des fonctionnalités d’un composant,<br />

sont des thématiques qui seront donc soutenues<br />

par la DGA. Les exemples d’applications court terme<br />

sont nombreux, citons simplement la réalisation de<br />

dispositif de reconnaissance ami-ennemi individuel<br />

qui contribuera à renforcer la protection du combattant.<br />

Enfin, la démonstration de la fiabilité des micro et<br />

nano-objets, en particulier des MEMS, dans des environnements<br />

sévères et ce quelque soit l’application,<br />

reste un obstacle à surmonter impérativement<br />

et ce type d’étude pourra être soutenue.<br />

Domaine 4<br />

Les priorités choisies pour la période 2011-2012<br />

ont pour objectif de favoriser l’émergence d’applications<br />

Défense fonctionnelles à court ou moyen<br />

terme.<br />

Elles concernent :<br />

Actions prioritaires 2011– 2012<br />

● l’élaboration et la mise en œuvre de nano-objets<br />

et nano-matériaux par des méthodes de synthèse<br />

et de technologies bas-coût. Les propriétés physico<br />

chimique obtenues doivent être reproductibles<br />

pour que les nanotechnologies soient utilisables<br />

à plus grande échelle. Le tri des nanotubes<br />

de carbone doit être en particulier résolu à court<br />

terme ;<br />

● la fiabilité des nano-objets et des nano-dispositifs<br />

présentant un intérêt potentiel pour la Défense,<br />

pouvant être intégrés à terme dans un système<br />

électronique complexe et donc utilisés en environnement<br />

sévère ;<br />

● le développement de nouvelles fonctionnalités<br />

pour la protection du combattant.<br />

Les thématiques sont très diverses et peuvent<br />

concerner : les matériaux rhéo-épaississants<br />

pour armure souples, les vêtements furtifs, l’intégration<br />

de capteurs, de systèmes communicants<br />

et de sources d’énergie, de dispositifs de reconnaissance<br />

ou de dispositifs d’intervention médicale<br />

à distance.<br />

POLITIQUE ET OBJECTIFS SCIENTIFIQUES ÉDITION 2010 - ORIENTATIONS 2011-2012 37

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!