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Les nanomatLes nanomatéériaux pour les riaux pour les milieux extrêmesmilieux extrêmesUne approche globale, responsable, des partenariats stratégiques

Frédéric Schuster

RussiaRussiaRussiaRussiaRussiaRussiaRussiaRussia

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Une approche « filières technologiques »

Synthèse &

Mise en oeuvre

Caractérisation&

Contrôle

Numérique&

Matériaux

Technologies des nanomatériaux

Veille stratégique & Recherche Technologique Exploratoire

Grands projets fédérateurs & structurants(Internes & Externes)

Plates-formes Technologiques& Laboratoires Communs

Transferts technologiques & Création de Start-Up

Prospectivetechnologique

Synergies & Alliances

Capacité technologique

Industrialisation4

3

2

1

Obj

ectif

s

3

Nanomatériaux & Nanomatériaux & NanomanufacturingNanomanufacturing sécurisésécurisé

MétallurgieMétallurgieHauteHaute

PerformancePerformance

CompositesCompositesCéramiquesCéramiques

AvancésAvancés

Ingénierie desIngénierie desSurfacesSurfaces

SynergiesSynergiesFissionFissionFusionFusion

Diffusion des technologiesDiffusion des technologies

1 période10nm

20nm Nanocouches TiN / AlTiN

1 période10nm

20nm

1 period10nm

20nm Nanolayers TiN / AlTiN

1 période10nm

20nm

1 période10nm

20nm Nanocouches TiN / AlTiN

1 période10nm

20nm

1 period10nm

20nm Nanolayers TiN / AlTiN

Filières technologiques

4

Amélioration des procédés existantsInnovation incrémentale

Métallurgie avancéeMétallurgie avancéeODS & CMM ODS & CMM

nanostructurésnanostructurésTechnologies des surfacesTechnologies des surfaces

Super réseauxSuper réseaux

1 période10nm

20nmNanocouches TiN / AlTiN

1 période10nm

20nm

1 period10nm

20nmNanolayers TiN / AlTiN

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Nouveaux matériaux, procédés, applicationsInnovation en rupture

Synthèse de nanopoudres à l’échelle pilote parpyrolyse laser

6

Participation à de grands projets nationaux

Revêtements etTraitements de Surface

Composites àMatrice Céramique

NanostructurésSiC/SiC, Ti3SiC2

Alliages métalliquesnanorenforcés

ODS, CDS, NDS

Etanchéification desCMC

TraitementsAnti-corrosion HT

base nickel

Matériauxà

Gradient

Nucléairedu futur

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Dualité aéronautique / nucléaire sur CMC

NACOMAT

Nanomateriaux pourl’Aéronautique et

l’Espace

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Automobile Automobile (court terme)

Matériaux à gradient de compositionNanocomposites à matrices métalliquesCMM base Al

Aéronautique Aéronautique (moyen terme)

Nanocomposites à matrices métalliquesCMM base Al & Ti

Systèmes avancés pour l’Energie Systèmes avancés pour l’Energie (long terme)

Aciers renforcés par dispersions d’oxydes ou de carbures ou nitrures nanométriques (ODS, CDS, NDS)

AMETIS: la métallurgie haute performance

9

Lancement de la plate-forme technologique fission

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L’approche globale, responsable, sur le cycle de vie

SP1: Détection, contrôle et techniques de caractérisation

SP2: Evaluation du risque pour la santéOutils génériques d’étude de la toxicité, base de données des effets sur la santé, tests d’explosivité

SP3: Développement de systèmes de production industriels sécurisés et applications sûresQualification des protections, systèmes intégrés avec contrôle en ligne

SP4: Acceptabilité environnementale et sociétaleCycle de vie, standardisation (ISO, CEN, AFNOR), formation, communication (road map de dissémination)

Gestion du risqueEvaluation du risque

http://www.nanosafe.org/

Choix de 4 types de particules représentatives:

- TiO2,- Noir de carbone,- Nanotubes de carbone,- Métal

PRODUCTIONPRODUCTION

INTEGRATIONINTEGRATION

TOXICITETOXICITEEXPLOSIVITEEXPLOSIVITERELARGAGERELARGAGE

Capacité

Diversité

Flexibilité

Vaβen et al. (1999)

Agglomération

Vaβen et al. (1999)

Agglomération Volatilité

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L’ingénierie-sécurité comme « driver d’innovation »

CHINECHINENANOSAFETY lab.

CANADACANADA

Nucléaire du futur (ODS et CMC)

Composites àMatrices Métalliques

(CMM dont ODS)

Composites àbase de Nanotubes

Composites àMatrices Céramiques

(CMC)

(2006 (2006 –– 2010)2010)

DEN DRT DAM DSM

DEN DSV

MEDITRANSMEDITRANS(2007 (2007 –– 2011)2011)

Brique 3:Intégration

Brique 2:Récupération

Lignes pilotes sécurisées

Brique 1:Production

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Brique 1: procédés pilotes flexibles

Nanoparticules en carbure de silicium (Nanoparticules en carbure de silicium (SiCSiC) )

20 m2/g(100 nm)

200 m2/g (10 nm)

agrégats

monocristaux

100 nm

100 nm

Vers plus de flexibilitVers plus de flexibilité…é…

Nanoparticules composites:

Si/C/Ti (Ti3SiC2), Si/C/B,…

Source A pureSource B pureSource C pure

Hybridation laser Hybridation laser -- PlasmaPlasma

Réactifs:Réactifs:GazLiquidesSolides (poudres)

Composite A/B/C pur

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Brique 2: récupération sécurisée

VoieVoie liquideliquide

VoieVoie sèchesèche

collecteur

FiltresHEPA

collecteur

FiltresHEPA

collectorcollector

- Sécurité- Procédures plus économes- Mise en continu possible

- Dissémination dans l’environnement- Inhalation, ingestion (volatilité)- Procédures contraignantes

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Brique 3: intégration sécurisée

Granulation

Mise en forme à froid

Frittage rapide à bassetempérature

Spark Plasma Sintering (SPS)

Atomisation - séchage

CMCCMC

BriqueBrique 1 + 1 + BriqueBrique 2 + 2 + BriqueBrique 3 =3 =unitéunité prototype prototype industrielleindustrielle

Compression Isostatique à Chaud (CIC)

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Plate-forme ETPIS: Nanosafety HUB

Développement de technologies avancéesde contrôle et de monitoring

Outils de « Safe-Nanomanufacturing »Concevoir l’usine «nano du futur »

Base de données sur l’impact sur la santé et l’environnement

Centres pilotes dedémonstration

de SafeNanomanufacturing

E-learning

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Formation/Communication

N@N@noSafenoSafeEducation

Avec la participation de :

- CEA sécurité, médecine du travail,

COM, équipes nanosafe, INSTN, …- INERIS- INSERM

- CNRS/CEREGE…

Trois Objectifs

1. Formation des salariés du CEA

2. Information grand public au niveau Européen puis national(e-learning Nanosafe)

3. COM CEADCOM, COM DRT

Différentes versions sont en cours de développement

Formation : connaitre les nanomatériaux et apprendre comment les mettre en œuvre en toute sécurité

COM : passer du caractère émotionnelau stade de l’explication, la visualisationOn ne prend pas partie

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NANOSAFE 2008

Grenoble

3-7 Novembre

Le rendez-vous de 2008