ASTRID - Accompagnement spécifique des travaux de recherches et d’innovation Défense

Cyclo Oléfin (Co)-Polymères (COP/COC) pour la mise en oeuvre d’objets communicants millimétriques et de capteurs autonomes associés. – COCORICO

Capteurs communicants autonomes

Réalisation d'un capteur millimétrique communicant, autonome, discret et directif à partir d'un matériau polymère (COP/COC) pour des applications militaires et civiles

Réalisation d'un émetteur autonome en énergie à partir d'un matériau polymère transparent

L'objectif du projet COCORICO est la réalisation d'un capteur millimétrique communicant, autonome, discret et directif à partir d'un matériau polymère (COP/COC). Il sera capable d'émettre un signal sur une portée de l'ordre du km et dans une direction privilégiée et l'énergie utilisée pour son fonctionnement proviendra de son environnement (solaire).

3 principales actions sont menées en parallèle :
-Moulage et métallisation du matériau COP
-Conception de l'antenne
-Dimensionnement du dispositif de récupération d'énergie

-Moulage et Métallisation :
Un prototype de composant a été réalisé pour tester les performances hyperfréquences du matériaux COP. La technique de métallisation choisie est le Laser Direct Structuring (LDS). Une première caractérisation électrique a été effectuée et a donné des résultats très encourageants et a confirmé les données fournisseurs.
-Conception de l'antenne :
L'antenne est en cours de dimensionnement. Il s'agit dans le cadre du projet d'un compromis entre la taille disponible dans le capteur et le gain de l'antenne. Dans cette optique, l'aspect 3D a été utilisé pour augmenter les performances. La aussi les résultats sont très encourageants.
-Dimensionnement du dispositif de récupération d'énergie :
Un pré-dimensionnement a été réalisé à partir de composants du commerce (cellules solaires, super-capacités, dispositif de gestion de l'énergie). Là aussi il s'agit de faire des compromis (taille, poids, intégration, performances...).

Concernant le premier volet, il s'agira de continuer la mise en place de la technologie de moulage et de métallisation.
Pour la partie conception de l'antenne, il reste à optimiser la structure ainsi que l'alimentation de celle-ci. L'aspect 3D ouvre de nombreuses voies originale de conception et sera certainement valorisable prochainement.
Le dispositif de récupération d'énergie doit être testé puis réalisé et enfin, l'ensemble doit être intégré et interconnecté.

La rédaction d'un premier article est prévue dans la revue IEEE MWCL à la fin de l'année concernant la réalisation de composants passifs 3D.
De plus, un brevet doit aussi être rédigé cette année sur la problématique du capteur communicant directif.

Le sujet proposé vise à imaginer une solution innovante de capteurs communicants directifs et autonomes sur la base d’un matériau polymère multifonctionnel de la famille des cyclo oléfine (COC/COP). Il s’agira d‘étudier, de concevoir, de fabriquer et de caractériser les briques de base permettant d’aboutir au final à la mise en oeuvre d’un démonstrateur se rapprochant au mieux du microsystème visé. L’objectif est de pouvoir récolter les informations d’un objet, de la taille d’un bouton de vêtement situé à une distance d’au moins 1 km ou 2 km (ou plus). Les applications visées pourront être très diverses, aussi bien civiles que militaires. En première approche, il peut s’agir d’une simple balise de présence. Dans des versions plus évoluées, elle pourra être équipée de capteurs, et fournir ainsi des informations supplémentaires sur son environnement proche. Pour atteindre un tel objectif, c’est à dire une portée importante pour un encombrement faible, nous envisageons d’utiliser des antennes directives dans la gamme de fréquences millimétriques. Pour ce faire, l’auto-orientation de l’objet, vraisemblablement matérialisé par un disque, un cylindre ou une sphère enfermé dans un bâti femelle, se fera dans une direction privilégiée et connue. Cette orientation sera référencée par rapport au nord magnétique à l’aide d’un aimant et d’un contre poids éventuel. L’idée est donc de concevoir à l’échelle millimétrique, un capteur autonome complètement intégré sur la base d’un compas de bateau, et pouvant communiquer de façon très efficace dans une direction privilégiée choisie à l’avance. Le caractère multifonctionnel du polymère COC/COP que nous préconisons, vient du fait qu’il servira à la fois à matérialiser des antennes, pour l’aspect communication, et des lentilles, pour l’aspect autonomie énergétique. Nous envisageons en effet de « doper » les récupérateurs d’énergie que nous souhaitons utiliser, qui pourraient être des cellules solaires ou des thermogénérateurs. L’encombrement réduit de l’objet et la directivité de la communication, en feront un composant très discret. Ce projet sera mené essentiellement par une équipe du Lab-STICC à l’Université de Brest, constituée de 5 personnes. Elle s’appuiera sur un réseau de prestataires très pointus dans les différents domaines clefs, adressés par ce projet. La partie réalisation technologique sera faite en grande partie au Lab-STICC. Compte tenu des équipements qui seront nécessaires et des procédés retenus, la réalisation pourra être considérée à bas coût. Elle comprend des dépôts d’or par électrochimie, la réalisation d’objet 3D et de substrats COC/COP par micro-moulage et la mise en forme de logements spécifiques par micro-usinage des éléments reportés : cellule solaire, thermogénérateur, contre poids, aimant, émetteur millimétrique…

Coordinateur du projet

Monsieur Eric Rius (Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance) – eric.rius@univ-brest.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Lab-STICC Laboratoire en sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance

Aide de l'ANR 283 749 euros
Début et durée du projet scientifique : octobre 2012 - 36 Mois

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