Université de Franche-Comté

1 + 1 = 2 Médailles de bronze CNRS pour FEMTO-ST

Deux médailles de bronze la même année, c’est un palmarès hors du commun pour un institut de recherche. Deux médailles 2019 décernées par le CNRS à FEMTO-ST et à deux de ses éminentes spécialistes, chacune récompensée pour « un premier travail prometteur dans son domaine » : Aude Bolopion, en micro- et nanorobotique biomédicale, et Nadia Yousfi Steiner, pour le diagnostic et le pronostic des piles à combustible.

 

Aude Bolopion : déplacement, à distance, d’objets à peine visibles

© FEMTO-ST Sandrine Quarroz

Actionner, sans les toucher, des objets de si petites dimensions qu’il est quasi, voire carrément impossible de les distinguer à l’œil nu, constitue de véritables défis pour Aude Bolopion et son équipe du département AS2M. La prouesse est du ressort de la microrobotique, un domaine encore neuf dont l’équipe bisontine est le chef de file et l’une des rares spécialistes en France. Pas moins de huit doctorants, des post-doctorants et des stagiaires, encadrés par des chercheurs chevronnés, œuvrent aux côtés d’Aude Bolopion : cette médaille, c’est aussi un peu la leur.

Déplacer l’invisible

Leur champ d’investigation se concentre sur des objets de dimension de 10µm à 1 mm, pour lesquels toutes les forces de déplacement s’exercent à distance, par champs magnétiques, électriques ou acoustiques, ou encore grâce à l’action d’un laser. Autant d’effets physiques à dompter pour réussir à faire se déplacer un objet et s’affranchir des frottements, adhésions et autres contraintes inhérentes à tout mouvement dans un environnement donné. Les expérimentations, après simulation, sont menées à l’air ambiant, dans l’eau, ou à l’interface entre air et eau. Si les champs électriques, magnétiques et acoustiques appliqués dans l’un de ces contextes agissent sur les objets eux-mêmes, le laser, à l’interface air / eau, produit un effet thermique mettant en mouvement la surface du liquide, qui entraîne les objets. Des billes de 500 µm sont ainsi promenées sur l’eau selon un itinéraire décidé par les chercheurs. Un nouveau défi consiste aujourd’hui à déplacer des objets de manière indépendante dans un même espace. « Différents procédés sont en cours de tests, explique Aude Bolopion. L’un d’eux propose, à partir de deux plans d’électrodes générant des champs électriques à des hauteurs différentes, de faire se croiser les objets ».

Des projets pour la microrobotique

Ces méthodes d’actionnement à distance permettent d’agir dans des milieux très encombrés, et à grande vitesse. Elles sont particulièrement intéressantes pour l’assemblage de composants électroniques, et plus encore pour les applications biomédicales. « Nous travaillons aujourd’hui sur le tri et l’isolement de cellules, qui constituent un véritable enjeu pour la médecine du futur. » Outre sa valeur intrinsèque, la médaille de bronze décernée à Aude Bolopion, s’ajoutant à celle obtenue en 2011 par Michaël Gauthier dans la même équipe, assoit la reconnaissance de la microrobotique comme discipline scientifique à part entière.

 

Nadia Yousfi Steiner : diagnostic et pronostic des systèmes piles à combustible

© FEMTO-ST Sandrine Quarroz

Les systèmes piles à combustible (PAC) s’alimentent d’hydrogène qu’ils transforment en électricité à la demande. Ils sont particulièrement intéressants pour la production propre et durable d’énergie, aussi bien en mode stationnaire, notamment pour la production simultanée d’électricité et de chaleur (cogénération) pour l’habitat et le tertiaire, que pour les transports, qui présentent des contraintes particulières en termes de volume embarqué et de résistance aux sollicitations. Les systèmes piles à combustible ont cependant à s’affranchir de problèmes de fiabilité et de longévité. C’est là tout l’enjeu des recherches que mène Nadia Yousfi Steiner au sein de l’équipe SHARPAC, au département Énergie : le diagnostic, grâce à la détection, l’isolation et l’identification des défauts permet d’améliorer la fiabilité des systèmes ; le pronostic, en anticipant leur fonctionnement, de prolonger leur durée de vie.

Des modules reconfigurables

Les modules de diagnostic et de pronostic sont couplés à des modules de décision et de contrôle, qui, en utilisant les moyens de l’intelligence artificielle, donnent la capacité aux systèmes de se gérer de manière optimale. « Ces modules reconfigurables constituent les bases de systèmes résilients, c’est-à-dire tolérants aux défauts et résistants à la dégradation. Ils représentent un sujet encore peu exploré au niveau national et international », explique Nadia Yousfi Steiner.

La problématique générale s’articule autour de la description, par les mathématiques, des nombreuses lois physiques impliquées dans le fonctionnement des PAC, d’approches d’intelligence artificielle pour la modélisation de certains phénomènes, et de méthodes fondées sur le traitement du signal.

Après plusieurs années d’exercice en Allemagne, Nadia Yousfi Steiner revient à la recherche académique en 2014, à l’Institut FEMTO-ST où elle avait passé sa thèse en 2009, motivée par le besoin d’approfondir ce genre de problématiques autant que de participer à une mission de diffusion scientifique et de formation des étudiants. Tout juste cinq ans se sont passés avant qu’elle se voie décerner la prestigieuse récompense du CNRS. « Cette médaille est une distinction, un honneur pour moi et une reconnaissance pour toute l’équipe. C’est un bel encouragement à poursuivre les recherches en cours, en apportant des réponses scientifiques à des problématiques réelles. Innover est la clé pour trouver les solutions de rupture nécessaires à l’établissement de nouveaux paradigmes, pour une transition énergétique réussie. »

Contact :
Institut FEMTO-ST
UFC / ENSMM / UTBM / CNRS
Département AS2M
Aude Bolopion
Tél. +33 (0)3 81 40 29 25
aude.bolopion[at]femto-st.fr
Département Énergie
Nadia Yousfi Steiner
Tél. +33 (0)3 84 58 36 67
nadia.steiner[at]femto-st.fr
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