Le Service de Science des Matériaux (SDM) de la Faculté Polytechnique (FPMs) de l'Université de Mons (UMONS) est un des services participant aux activités de l'Institut Matériaux de l'UMONS qui compte plus de 200 personnes actives dans le domaine des matériaux. Parmi les différentes thématiques de recherche étudiées au sein du SDM, celle concernant les matériaux céramiques, verres et ciments, est parfaitement en adéquation avec le problème abordé par le projet CUBISM. Au cours des dix dernières années, les activités et projets de recherches liées à cette thématique ont permis à l'équipe d'acquérir des compétences reconnues en matière de maîtrise des transformations chimiques et structurelles des matériaux en relation avec les conditions d'élaboration. Tout particulièrement, la participation au projet OPTIDRY (2013-2014) a mis en avant le problème critique du manque d'outils adaptés pour le bon contrôle du séchage des bétons réfractaires. En complément à cela, d'autres compétences acquises par cette équipe dans le cadre des activités en matière d'élaboration et caractérisation de vitrocéramiques pyroélectriques et de mise en œuvre de céramiques macroporeuses, seront particulièrement utiles pour proposer des structures et matériaux fonctionnels adaptés pour la réalisation des capteurs. Ces compétences ont d'ores et déjà été mises à profit dans le cadre d'un projet précédent (PRISTIFLEX, Interreg IV) en collaboration avec le même partenariat et ont montré la complémentarité du savoir-faire du partenaire UMONS.
Cet opérateur à la particularité d'être composé de 2 laboratoires : l'IEMN pour ces compétences en capteurs et le LMCPA pour ces compétences en matériaux. L'IEMN (Institut d'Electronique, de Microélectronique et Nanotechnologies) rassemble dans une structure unique physiciens, électroniciens et acousticiens. Sa politique scientifique repose sur un équilibre entre acquisition de connaissances et applications. Un tiers environ de son activité concerne des recherches fondamentales et deux tiers concernent un accompagnement de la R&D industrielle pour des applications à moyen terme (avec les grands groupes principalement) ou plus court terme (avec les PMI-PME) pour lesquelles sont proposés des dispositifs et des procédés innovants. Ses activités de recherche reposent sur des moyens technologiques lourds avec en particulier une centrale de caractérisations électriques des composants et capteurs dans une large gamme de fréquences et de températures. L'IEMN apportera ses connaissances dans la modélisation, la caractérisation et la mise en œuvre des capteurs. Le LMCPA (Institut laboratoire des Matériaux Céramiques et Procédés Associés) s'intéresse particulièrement aux matériaux céramiques techniques pour des applications électriques, électroniques, thermomécaniques et biomédicales depuis leur synthèse, leur élaboration jusqu'à leur caractérisation. Ce Laboratoire rassemble plusieurs compétences (céramistes, électronicien, mécanicien, chimistes des matériaux) permettant de concevoir et d'élaborer des matériaux de hautes technologies dans des recherches fondamentales et appliquées. Deux axes principaux de Recherche y sont travaillés: les matériaux céramiques et les procédés et les céramiques pour la Santé (Biomatériaux). Le LMCPA sera donc un partenaire particulièrement efficient pour ce qui lui est demandé « synthèse des surfaces actives et des structures céramiques ».
Le projet vise à développer de nouveaux outils spécifiques (capteurs) pour le monitoring de la mise en œuvre des structures en béton où le CRIBC (Centre de Recherches des l'Industrie Belge de la Céramique) a des compétences reconnues internationalement pour son expertise dans le domaine des bétons réfractaires. Un précédent projet (Optidry), consacré au séchage du béton, a justement mis en avant ce manque d'outils spécifiques et la forte demande du marché pour ce domaine précis. Les équipements nécessaires aux tests et essais du monitoring de la mise en œuvre des structures en béton (mélangeur à béton et four pilote spécifique avec mesure de perte de masse et système de mesure de température au sein du béton) sont déjà présents au CRIBC et parfaitement adaptés aux besoins du projet. Concernant le dépôt de couches sensibles par techniques additives, le centre possède un savoir-faire solide et a développé un savoir-faire spécifique dans le dépôt de couches fonctionnelles sur capteurs piézoélectriques ce qui constitue une expérience utile au futur projet CUBISM. À propos des compétences en matière de modélisations thermomécaniques, le centre possède une expérience reconnue au niveau des industriels. Plusieurs outils logiciels, adaptés au projet, sont disponibles comme un logiciel propriétaire, déjà développé en interne dans le cadre du projet Optidry, ainsi qu'un logiciel commercial COMSOL Multiphysics.
Le Laboratoire des Technologies Innovantes dispose d'un ensemble d'outils pour la modélisation numérique et la caractérisation expérimentale des matériaux mis en œuvre dans le projet CUBISM qui vise la réalisation de capteurs dans l'environnement du béton en cours de séchage. Le LTI est reconnu au niveau régional comme un acteur important du transfert de technologie vers les industriels par le biais de nombreux projets dans le cadre de la plateforme d'innovation pour l'industrie IndustriLAB. Ainsi, les compétences, les acquis et les travaux en cours vont faciliter et sécuriser la réalisation des objectifs du projet CUBISM. En complément et en lien avec les compétences des autres partenaires du projet, l'opérateur UPJV va apporter son expertise:
- dans le domaine de la simulation numérique du comportement du capteur;
- sur la détermination expérimentale des conditions thermo-hydro-mécanique rencontrées dans le béton pour alimenter les modèles numériques;
- sur la validation de la simulation numérique par des tests expérimentaux.
Du point de vue du personnel, Sirris compte près de 150 collaborateurs principalement composés d'ingénieurs spécialisés, depuis la connaissance des matériaux au développement de produits et aux technologies de fabrication et de micro-fabrication. Les compétences de Sirris qui seront utiles au projet seront liées à l'impression d'encre et de capteurs, l'électronique imprimée, les revêtements, le développement de dispersion de nano particules à destination d'impression de substrat, la caractérisation 3D des dépôts et la caractérisation électrique.Bien évidemment, ces compétences sont liées à l'utilisation d'équipements spécifiques utilisés à la recherche envisagée. Dès lors, du point de vue des équipements disponibles pour ce projet, nous pouvons citer, l'équipement remarquable d'Aérosol Jet Printing (AJP), un laser IR 834 nm permettant de fritter les dépôts, l'équipement de flash sintering permettant, aux matériaux déposés sur leur substrat, de révéler leurs propriétés sans pour autant endommager le substrat même sensible aux basses températures, un microscope 3D confocal permettant de caractériser les dépôts en 3D, un équipement de caractérisation électronique sous 4 pointes et un LCR mètre. Parmi ces équipements, l'AJP s'avère une des clefs de la mise en œuvre des futurs capteurs car l'AJP est également capable d'imprimer des encres développées selon des méthodes « maison ». Ceci confère à l'AJP un caractère très flexible qui est indispensable pour les projets de R&D où les matériaux utilisés seront divers et variés.Au vu des compétences de Sirris, et au vu des collaborations fructueuses précédentes, le choix de Sirris s'est montré cohérent et opportun pour le projet. Notons aussi que Sirris jouit d'une grande visibilité dans le tissu industriel belge puisqu'il est le centre collectif belge des industries technologiques.