MAtériaux CEllulosiques Optimisés pour les applications radiofréquences et térahertz – MACEO

Les industriels papetiers produisent et commercialisent principalement des produits de commodité avec des capacités de production sous utilisées, ce qui entraine des prix de vente et des marges faibles. Le CTP et ses partenaires travaillent depuis plusieurs années à faire évoluer cette situation en ajoutant des fonctionnalités à base d’électronique imprimée aux produits conventionnels papier/carton, afin de leur apporter de la valeur ajoutée. Les études indiquent clairement des marchés colossaux, accessibles aux entreprises Françaises et Européennes compte tenu des procédés mis en œuvre. Bien qu’historiquement l’électronique imprimée se soit développée sur du plastique, les matériaux cellulosiques apparaissent comme de bons candidats. Leurs atouts sont nombreux: biosourcés, renouvelables, recyclés à 72% contre 18% pour les plastiques, ils sont aussi moins chers, plus facilement imprimables à grande vitesse et sur de grandes surfaces. Les origines du projet MACEO découlent de développements antérieurs pour accéder à ces nouveaux marchés: filtrage sélectif des ondes gsm ou wifi par des papiers peints, mise en œuvre de RFID imprimée sans puce directement sur les emballages, récupération d’énergie électromagnétique pour alimenter des dispositifs anti-contrefaçon. Les marchés visés sont colossaux: les papiers peints filtres représentent des surfaces de l’ordre de 160 millions de m² uniquement pour la France et l’habitat, les tags RFID sans puce devraient atteindre 100 milliards d’unités en 2020 et doubler en 2021, et la contrefaçon représente plus de 200 milliards d’euros par an dans le monde, sans compter la dégradation de l’image de marque des entreprises, les centaines de milliers d’emplois en jeu et les risques sanitaires. Cependant, ces développements ont montré que les performances obtenues sont fortement limitées par des pertes diélectriques nettement plus élevées dans les matériaux cellulosiques que pour les substrats conventionnels pétrosourcés. L’objectif de MACEO est de comprendre ce qui engendre ces pertes et trouver des solutions pour les diminuer fortement afin de permettre aux applications d’atteindre leurs pleines performances. Plus précisément il s’agit de : 1) Identifier et modéliser les origines physico-chimiques des phénomènes de pertes dans les matériaux cellulosiques; 2) Développer, tester et optimiser une nouvelle génération de substrats à faibles pertes – Gain facteur 100, 3) Valider la fabrication de ces matériaux en gardant constantes les autres caractéristiques: propriétés mécaniques, optiques, recyclabilité et faible impact environnemental; 4) Quantifier les gains obtenus à travers la réalisation de démonstrateurs dans les bandes 1-10GHz et THz. De tels matériaux biosourcés à faibles pertes n’existent pas et les travaux sur ce domaine particulier des matériaux cellulosiques sont inexistants. Des recherches ont été menées sur d’autres matériaux, pétrosourcés, afin de réduire les pertes. Cependant elles ne sont pas transposables aux matériaux cellulosiques car les physico-chimies sont complètement différentes. MACEO est un projet pluridisciplinaire ambitieux, mais réaliste, qui va de la recherche fondamentale à la recherche appliquée avec le développement de démonstrateurs pour des applications concrètes. Les retombées scientifiques et technologiques attendues sont très importantes, tant pour l'acquisition de connaissances nouvelles que du point de vue applicatif. MACEO est donc parfaitement adapté aux orientations de l’ANR avec un financement PRCE, permettant une collaboration gagnant-gagnant sur des recherches de pointe, de deux laboratoires experts du cœur scientifique du projet, cellulose et électromagnétisme, un centre technique industriel et une entreprise. Le savoir-faire reconnu des partenaires couplé à leur expérience commune de projets collaboratifs assurera le succès de MACEO, fortement soutenu par le pôle Techtera.