Etat de l'art sur les microcapteurs de gaz pour la qualité de l'air
Résumé
Bien que développés depuis plus de 50 ans, les capteurs chimiques (au sens large) et les capteurs de gaz plus particulièrement, sont toujours aujourd’hui en plein développement. Côté industriel, le marché global des capteurs chimiques et biochimiques connait la plus forte progression (+9,6%/an) depuis la fin des années 2000 avec un volume prévisionnel de presque 200 millions de capteurs chimiques vendus en 2018. En effet, ces dispositifs de détection offrent potentiellement des applications dans les principaux domaines qui sont le transport, l’environnement, la santé, l’industrie et l’agroalimentaire mais aussi dans les nouvelles applications numériques comme l’internet des objets pour les bâtiments intelligents ou les villes intelligentes. On conçoit alors que le marché de capteurs de gaz bas coût soit florissant et plein d’avenir. Les défauts des détecteurs actuels performants et commercialisés tels que les systèmes basés sur la détection infrarouge, électrochimiques, les électromécaniques ou encore à photo-ionisation, sont soit leur consommation en puissance, soit leur prix de revient trop élevés mais aussi la complexité de leur électronique associée. Avec l’émergence des micro/nanosystèmes, nous assistons de plus en plus au développement de dispositifs miniatures, portables, « intelligents », intégrant le (ou les) capteurs, l’alimentation, l’électronique de traitement du signal, l’électronique numérique d’analyse, les modules de conversion et de communication et bien d’autres éléments ; on parle alors de nez électroniques intégrés. Parmi les capteurs développés à ce jour, les capteurs de gaz semi-conducteurs répondent le mieux encore aujourd’hui à ces besoins avec un coût de fabrication modéré (d’autant plus faible que le nombre fabriqué sera grand) ; ils sont en effet non seulement très bien adaptés aux techniques de la microélectronique mais peuvent intégrer également une grande diversité de matériaux tels que les oxydes métalliques, les polymères semiconducteurs et autres composites. De très nombreux travaux de recherches ont été réalisés et le sont encore à ce jour pour améliorer leurs performances, toujours perfectibles notamment en termes de sensibilité, de sélectivité, de stabilité, de reproductibilité, de réversibilité, de temps de réponse et de recouvrement. Les trois principales voies de recherche explorées aujourd’hui sont au niveau : i) de la technologie du détecteur (synthèse de nanomatériaux), ii) de son mode de transduction et de fonctionnement et iii) du traitement du signal pour exploiter au mieux les signaux.