Projet ANR-15-CE08-0015 – SALSA : Micro-capteur à ondes élastiques de surface à base de structures AlN/Saphir pour des températures extrêmes
Programme : Matériaux et procédés (DS0303) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Omar ELMAZRIA (Institut Jean Lamour UMR 7198)
Partenaires : Entreprise autre que TPE ou PME; PME; Laboratoire public; Laboratoire public; Divers public; Laboratoire public
Montant : 660519.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 36 mois
Résumé : L’objectif du projet SALSA est de développer un micro-capteur sans fil permettant le contrôle de procédés industriels mettant en jeu de hautes températures (jusqu’à 1000°C), conditions dans lesquelles les capteurs sans fil conventionnels sont inutilisables. Le capteur envisagé est un dispositif à ondes élastiques de surface (SAW), basé sur la structure bicouche AlN/Saphir. Les difficultés du projet sont liées au caractère sans-fil et autonome du capteur, et à la stabilité de la structure envisagée dans les conditions précitées. Cependant, étant donné que les membres du consortium ont déjà franchi de nombreuses étapes de ce challenge, l’avancée attendue dans ce projet consiste dans la réalisation effective d’un micro-capteur sans fil,  relativement bon marché, pouvant  être utilisé à haute fréquence et à haute température. Des structures originales de type WLAW (auto-protégés) ou  FBAR (d’un type nouveau) seront étudiées dans SALSA comme solutions de repli, permettant également de générer de la propriété intellectuelle et de produire des articles scientifiques de haut niveau.
Le projet SALSA implique 6 partenaires : un grand groupe (Arcelor-Mittal) comme utilisateur final, une start-up (frec|n|sys) qui dispose d’une ligne de fabrication industrielle intégrale permettant la réalisation de dispositifs SAW répondant à la plupart des applications RF actuelles, et 4 laboratoires académiques (IJL, IMN, LMOPS et SYMME) qui apportent toute leur expérience et leurs connaissances dans le domaine des matériaux, maillons indispensables à la réalisation d’un tel projet. Ces laboratoires ont également une solide expérience de la caractérisation des matériaux et des capteurs à haute température. Une sous-traitance est prévue avec Senseor, PME innovante ayant une expertise reconnue dans le domaine des capteurs SAW sans fil.
Les challenges scientifiques et technologiques du projet SALSA sont :
- l’étude et l’optimisation des différents matériaux constituant le capteur (film piézoélectrique, électrodes métalliques, substrat) et l’antenne associée, afin de garantir une efficacité maximale à haute température.
- le design de dispositifs SAW à hautes performances basés sur les structures envisagées.
- le développement d’une solution de conditionnement pour le capteur, l’antenne associée et leur connexion, permettant un fonctionnement pendant des centaines d’heures à des températures dépassant les  600°C.
-  l’optimisation de l’émetteur-récepteur permettant l’interrogation sans fil du capteur, afin de garantir un système global offrant les meilleures performances possibles, notamment à haute température.
L’utilisateur final (Arcelor-Mittal) espère grâce au projet SALSA une amélioration de la qualité de ses produits, une réduction du délai de mise sur le marché et une diminution des coûts de production (via une dépense d’énergie moindre). Cet ensemble d’avantages constituerait un atout essentiel pour Arcelor-Mittal  par rapport à ses concurrents. 
De plus, le caractère passif des dispositifs SAW permet de les déployer dans des milieux hostiles inaccessibles aux autres types de capteurs sans fil (hautes températures, hauts niveaux de radiation, interférences électromagnétiques, …). Ainsi, les résultats du projet SALSA pourraient contribuer à l’émergence dans le futur d’une nouvelle génération de dispositifs SAW, pour des applications dans les domaines de l’aérospatial, de la chimie, de l’énergie, des industries nucléaires ou  pétrolières. A plus court terme, le capteur développé pour les applications d’Arcelor-Mittal peut être directement transposé à l’industrie du verre, ou au contrôle de la température des câbles à haute tension afin d’optimiser le transport de l’énergie électrique, ou encore au domaine de l’automobile pour le contrôle de la combustion dans les moteurs. En conséquence, le projet SALSA donnera à freIcIsys aisni qu’à Senseor l’opportunité unique de conquérir de nouveaux marchés en proposant des produits particulièrement innovants.