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1. Bouteille de vin

Bouchons en liège
garantis sans goût de bouchon

Depuis 2005, fini le goût de bouchon dans les bouteilles de vin ! L’industriel français OENEO lance les bouchons « Diam ». Véritable révolution dans le monde œnologique, le procédé Diamant, mis au point et breveté en collaboration avec le CEA, utilise les propriétés très particulières du CO₂ lorsqu’il est dans un « état supercritique* », c’est-à-dire, au-dessus de 31°C et à une pression supérieure à 74 bar (soit une pression 74 fois plus importante que la pression atmosphérique).

Dans de telles conditions, le CO₂ a un comportement à mi-chemin entre celui d’un liquide (pouvoir d’extraction) et d’un gaz (pouvoir de diffusion). Sous cette forme, il va alors « nettoyer » le liège, réduit au préalable en poudre en lui « arrachant » les molécules organiques de trichloroanisole (TCA), responsables du phénomène connu sous le nom de « goût de bouchon ». Après traitement, on obtient d’un côté une poudre de liège « propre » et de l’autre un jus concentré des molécules indésirables éliminées.

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Le CO₂ supercritique au CEA

L’histoire du CO₂ supercritique au CEA commence dans les années 60 à Pierrelatte. A l’origine, les ingénieurs et chercheurs souhaitent utiliser le CO₂ supercritique pour enrichir l’uranium. La technologie n’a finalement pas été retenue pour cette application mais les équipes du CEA continuent de développer ce procédé prometteur. Elles travaillent en lien direct avec des industriels de l’agroalimentaire et du secteur pharmaceutique pour extraire notamment des substances naturelles ou des principes actifs médicamenteux. Le CEA a permis de développer les procédés en CO₂ supercritique en France, a accompagné des industriels de différents secteurs dans l’appropriation de cette technologie. Il est à l'origine, par exemple, du tambour tournant sous pression, pour réaliser du nettoyage de très haute qualité pour les secteurs du médical, de l'aéronautique et de l'horlogerie.

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2. Raquette de tennis

La raquette connectée de Babolat « Play & Connect », utilisée dès 2015 par Rafael Nadal lors du tournoi de tennis de Roland Garros, ressemble en tout point de l’extérieur à une raquette classique. L’innovation technologique se trouve dans le cadre et le manche de la raquette : capteurs de mouvements 3D (magnétomètres, gyromètres et accéléromètres) et microcontrôleur embarquant un logiciel de fusion et de traitement des données. Ces technologies viennent tout droit des laboratoires du CEA, portées historiquement par sa start-up Movea. Nombre de coups joués, puissance de frappe, position de la balle sur le tamis, smashs, volées, angles de lifts, coups droits, revers, services… toutes les données du joueur sont enregistrées, analysées… et envoyées aussi bien vers un smartphone que sur un ordinateur par les connexions habituelles : Bluetooth, Wifi, USB. De quoi décrypter le match point par point, et offrir un nouveau niveau d’informations, beaucoup plus précis, aux entraîneurs et aux joueurs.

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3. Télévision

La recherche sur les écrans plats démarre en 1975 au CEA-Leti à Grenoble. A l’époque, le centre national d’étude des télécommunications, ancienne division recherche de La Poste, sollicite les équipes du CEA pour mettre au point un minitel à écran plat. Les chercheurs ont pour mission d’améliorer le fonctionnement des écrans LCD et misent sur une technologie dite « Verticaly Aligned » ou VA qui sera utilisée des années plus tard dans la majorité des écrans plats à cristaux liquides actuels. Cette technologie résout notamment un des gros problèmes des écrans à cristaux liquides de l’époque : rendre possible la vision en oblique, hors axe, en compensant les effets optiques des cristaux liquides et en élargissant l’angle de vue.

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4. Poster modèle standard

Détecteurs de particules et aimants des accélérateurs du CERN

Le grand collisionneur de hadrons, le LHC, situé au CERN, est le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde. Le CEA a joué un rôle clé dans les développements technologiques du LHC dès le début en 1994 : conception des aimants supraconducteurs des deux grandes expériences ATLAS et CMS et des quadripôles supraconducteurs de l’accélérateur, réalisation d’un tiers des 1 230 aimants dans un consortium industriel français, participation à la conception du sous-ensemble cryogénique nécessaire au maintien de l’ensemble de l’accélérateur à des températures proches du zéro absolu,…

A ce jour, les équipes du CEA sont toujours à l’œuvre pour concevoir, réaliser et tester les futurs aimants et détecteurs nécessaires à l’évolution en puissance du LHC ainsi que le futur collisionneur qui lui succédera.

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Découverte du boson de Higgs

Pour débusquer le boson de Higgs, dernière pièce manquante du modèle standard, les physiciens et ingénieurs du CERN en collaboration avec les laboratoires partenaires dont le CEA, ont conçu l’accélérateur de particules le plus puissant au monde, le LHC. Deux de ses quatre détecteurs (Atlas et CMS), sont dédiés à cette traque et constituent le nec plus ultra de la technologie pour enregistrer, chaque seconde, les données de centaines de millions de collisions de particules.

Identifié dans Atlas et CMS, le boson de Higgs est présenté au monde entier le 4 juillet 2012. Sa découverte a mobilisé sur des décennies de nombreux scientifiques de différents organismes dont le CEA. Elle constitue un progrès majeur dans notre compréhension de l’infiniment petit, et plus particulièrement de l’origine de la masse des particules grâce à une structuration nouvelle de l’ensemble du vide de l’Univers. Elle marque le début d’une nouvelle ère en physique des particules. Mesurer avec une extrême précision les propriétés du boson de Higgs est un outil puissant pour rechercher une physique au-delà du Modèle standard. La pleine exploitation du LHC à haute luminosité ira jusqu’en 2038 avant de donner le relais au collisionneur qui lui succèdera à l’horizon 2040.

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5. Robot

Lasers d'analyse pour les robots
envoyés sur Mars

Saviez-vous que le rover Curiosity qui sillonne la surface martienne depuis 2012 embarque une technologie développée au CEA ? Il s’agit des méthodes lasers développées initialement pour la recherche nucléaire. Sur Mars, cette technologie permet d’analyser la composition des roches et du sol martien, pour rechercher des traces de vie.
L’histoire : en 2001, les chercheurs du CEA sont sollicités afin d’adapter pour les besoins de l’exploration spatiale, une de leurs technologies, la spectroscopie de plasma induit par laser, ou LIBS. 10 ans plus tard, l’instrument réalisé par les chercheurs du CEA permet d'analyser à distance la nature, la composition et l’état d'altération des roches martiennes.

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6. Fenêtre

Volet autonome alimenté
par énergie solaire

En partenariat avec l’entreprise Bubendorff, le numéro 1 européen des volets roulants, le CEA a développé un volet roulant entièrement autonome en énergie. Ce volet innovant est alimenté par une batterie reliée à un panneau photovoltaïque de quelques dizaines de centimètres. Cette batterie capte l’énergie solaire quelle que soit son exposition et quels que soient les obstacles (balcon ou avancée de toit). Très peu consommateur en énergie, le volet peut fonctionner 1 mois sans recharge dans des conditions normales d’utilisation. Ces performances exceptionnelles sont atteintes grâce à un algorithme breveté qui optimise la consommation globale énergétique et la longévité de la batterie. Indépendant du réseau électrique, le volet ne nécessite aucun travail de façade et peut ainsi être fixé très facilement.

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7. Cultures agricoles

Cultures résistantes aux fortes chaleurs

La sécheresse est un facteur limitant le rendement des cultures agricoles qui peut avoir des conséquences économiques considérables. Avec le réchauffement climatique, les phases de sécheresse seront plus longues et intenses. Pour limiter l’impact de la sécheresse sur les cultures, des scientifiques du CEA ont trouvé une solution biologique. Ils ont découvert qu’une molécule, l’acide bêta-cyclocitrique, naturellement présente dans les feuilles des plantes, s’accumule dans les feuilles lorsqu’il fait trop sec et fonctionne comme un signal d’alarme pour la plante. Celle-ci déclenche alors des mécanismes de défense cellulaire qui lui permettent de s’adapter aux conditions défavorables de l’environnement. Comme la molécule est soluble dans l’eau, il est possible de l’ajouter dans l’eau et d’arroser les plantes avec. Elle est ensuite absorbée par les racines et remonte dans les feuilles. Les mécanismes de défense de la plante sont donc artificiellement déclenchés et les plantes deviennent ainsi plus résistantes à la sécheresse.

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Réseau (blockchain)
pour assurer la traçabilité alimentaire

Sur un marché agroalimentaire mondial où la traçabilité est cruciale pour la confiance des consommateurs, la start-up Connecting Food, en partenariat avec le CEA, a développé une plateforme de transparence alimentaire. Elle utilise la technologie blockchain pour assurer une traçabilité totale des filières de production et un audit digital, en temps réel, pour garantir que chaque produit respecte bien son cahier des charges. Agriculteurs, transformateurs, transporteurs et industriels sont les acteurs du système, partageant leurs données de façon infalsifiable grâce à la blockchain. En bout de chaîne, le consommateur accède à l’ensemble des informations en scannant un QR code imprimé sur le produit fini. A la clé : un meilleur contrôle de la qualité et un lien de confiance renforcé entre industriels et consommateurs.

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8. Thermostat

Thermostat intelligent
pour économies d'énergie

A lui seul, le chauffage représente près de 45% de la consommation énergétique des ménages français équipés de radiateurs électriques. Le CEA a développé un thermostat intelligent adapté aux particularités du marché français dont l'objectif est de permettre aux consommateurs de diminuer leur facture en optimisant les heures de chauffe, tout en tenant compte de leurs besoins et du coût de l'électricité. Piloté par l’intermédiaire d’une application smartphone, le thermostat mémorise les caractéristiques de l’habitation et les habitudes de ses occupants.

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9. Four

Nez électronique
pour détecter odeurs de brûlé

La société Aryballe Technologies, start-up grenobloise issue du CEA-CNRS, a mis au point en 2016 NeOse, le premier nez électronique universel capable d’imiter les mécanismes de l’odorat humain. Le système est composé d’un lecteur optique qui permet de transformer une odeur en image. Concrètement, les molécules olfactives présentes dans l’air sont aspirées par un ventilateur, puis fixées, en fonction de leur affinité, à la surface de nano-capteurs biochimiques. Le dispositif génère, sous la forme d’un code-barres, une signature visuelle spécifique de chaque molécule. A l’aide d’une puce électronique, cette signature est ensuite envoyée, analysée et comparée à une base d’odeurs générique. Ce nez peut être utilisé par les personnes qui souffrent de troubles de l’odorat et pourrait également être utilisé dans des appareils électroménagers du quotidien (réfrigérateur, four…) pour détecter des odeurs de brûlé par exemple.

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10. Console de jeu

Détecteurs de mouvements dans
les manettes

Savez-vous pourquoi, quand vous déplacez votre smartphone ou votre manette de jeu, ils savent tout de suite comment réagir ? C’est grâce à de minuscules composants électroniques, de la famille des MEMS, pour « micro electro mechanical systems », qui détectent et communiquent les mouvements. Ils sont composés d’éléments mécaniques 50 voire 100 fois plus petits qu’un cheveu, et consomment très peu d’énergie.

Aujourd’hui, ces composants miniatures sont omniprésents dans des millions d’objets ! Grâce à eux, l’airbag de notre voiture se déclenche en quelques millisecondes en cas de forte collision, le pacemaker stimule les battements de notre cœur et les accessoires de sport et manettes de jeux analysent en temps réel nos mouvements et performances. Le CEA développe depuis plus de 40 ans ces microsystèmes en lien direct avec les besoins des industriels.

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Joystick à retour de force

Améliorer les sensations liées au toucher dans le domaine du jeu ou de l’industrie, c’est l’enjeu de la technologie Maxens, développée par le CEA. Cette nouvelle génération de contrôleurs multifonctions haptiques peut être utilisée dans de nombreux domaines. Dans le divertissement par exemple, l’interface permet une plus grande immersion dans un jeu vidéo. Mais elle peut aussi équiper les cockpits des pilotes, des conducteurs d’engins et des opérateurs de nombreux véhicules (trains, bateaux, hélicoptères, tracteurs, etc.) pour lesquels ressentir des efforts, résistances etc. avec une grande précision est essentiel.

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11. Ordinateur portable

Premier circuit intégré français

Le CEA a réalisé en 1965, le premier circuit intégré français. Un circuit intégré rassemble, à l’intérieur d’un même boîtier, plusieurs composants électroniques permettant de réaliser différentes fonctions. Ces circuits sont présents dans de nombreux objets de notre quotidien tels que les ordinateurs portables.

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Batteries au lithium plus sûres et
plus performantes

De la synthèse des matériaux jusqu'à l'assemblage final en packs, en passant par la fabrication des composants et accumulateurs, le CEA est impliqué dans le développement des batteries Lithium-ion depuis le début des années 90. Il travaille notamment à améliorer les performances, la sécurité et la durée de vie des batteries.

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Tablette graphique pour le dessin

Vous souhaitez donner une existence numérique à vos créations sur papier ? C’est possible grâce à la tablette Slate commercialisée par la start-up ISKN, qui a travaillé avec le CEA pour mettre au point cette innovation ! Travaillez sur du vrai papier et conservez le geste naturel en ajoutant une bague magnétique à votre outil de dessin préféré (crayon, feutre, etc.). Cette dernière génère un champ magnétique qui va être traqué et enregistré par une matrice de magnétomètres localisés dans la tablette. La tablette Slate numérise instantanément tous les tracés.

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12. Appareil photo

Micro-écrans pour les viseurs d'appareils photos et les casques de réalité virtuelle

En 2012, le Panasonic Lumix GH3 était le premier appareil photo réflex disposant d’un viseur électronique équipé d’un micro-écran électroluminescent (OLED), lui octroyant une résolution deux fois supérieure aux autres écrans et une consommation réduite par deux. Cette évolution technique s’étend peu à peu à tous les appareils photo réflex, dont les viseurs optiques sont progressivement remplacés par des micro-écrans OLED de moins d’un demi pouce de diagonale. Derrière cette technologie le CEA travaille avec la société MicroOLED pour fabriquer en salle blanche ces micro-écrans.

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Composants optiques plus légers et compacts

Courber les composants optiques pour réduire le nombre de lentilles présentes dans les appareils photos numériques, les smartphones, les micro-écrans ou encore les lunettes de réalité virtuelle, tel est le principe de la technologie Pixcurve développée par le CEA-Leti. Elle permet de gagner en compacité, d'atteindre de plus hauts niveaux de performances, de compenser les aberrations optiques sans altérer la qualité d'image.

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13. Trousse médicale

Laboratoire de poche pour tests sanguins

Réaliser ses analyses biologiques les plus courantes à domicile, en lien avec des professionnels de la santé, c’est la promesse du laboratoire de poche, LabPad®, commercialisé par la start-up issue du CEA, Avalun. Le cœur du système est un microscope miniature et automatisé qui permet de réaliser plusieurs types de mesures sur le même lecteur avec une précision équivalente aux analyses de laboratoire. Une goutte de sang suffit pour obtenir, en quelques minutes, une vitesse de coagulation sanguine à domicile, un taux de sucre ou de cholestérol dans le sang en choisissant la cartouche consommable appropriée.

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Gestion automatique du diabète de type 1

Le diabète de type 1 est une pathologie qui touche plus de 200 000 familles en France. La société Diabeloop a notamment travaillé avec le CEA pour développer un dispositif électronique permettant de réguler le glucose sanguin à la place du pancréas défaillant. La technologie est constituée d’un capteur de glycémie et d’une pompe patch miniature. Tous deux sont reliés par Bluetooth à un smartphone dédié dont les algorithmes calculent la dose d’insuline à injecter et transmettent l’information à la pompe, sans intervention du patient. En parallèle, les données sont transmises à un service médical de suivi. De quoi simplifier le quotidien des patients.

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Electrostimulateur anti-douleurs
sans fil

20% de la population mondiale est touchée par les douleurs chroniques. Pour soulager ces douleurs, il existe une solution non-médicamenteuse : la neurostimulation transcutanée (TENS), qui vise à soulager la douleur à l’aide d’impulsions électriques à destination des fibres musculaires ou nerveuses via des électrodes placées au contact de la peau. Mais 20 à 40 % des patients renoncent à l’utiliser car les dispositifs actuellement utilisés sont rigides, volumineux, dotés de câbles longs, produisant de réelles gênes physiques et psychologiques aux patients. Pour améliorer l’expérience utilisateur et répondre aux inconvénients des TENS actuels, la start-up Sublimed, issue du CEA, a développé et commercialise des neurostimulateurs électriques transcutanés (TENS) de nouvelle génération, sans fil, discrets, ergonomiques, et connectés.

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14. Oreiller

Casque de relaxation et d'aide au sommeil

Et si vous pouviez entraîner votre cerveau à mieux dormir ? En quelques minutes par jour seulement, apprenez à retrouver un sommeil de qualité, durablement, grâce à l'entraînement cérébral, proposé par le casque Urgo Night. Le casque est composé d’un bandeau de mesure de l’activité électrique du cerveau connecté à une application qui permet de suivre jour après jour l’évolution de la qualité du sommeil. Le CEA a participé à l’élaboration technologique de ce casque qui sera bientôt commercialisé.

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Bracelet pour suivre le sommeil et prévenir de l'apnée

Le CEA a conçu APNEAband, le premier dispositif à porter au poignet, à domicile, qui permet une détection précise et en temps réel des apnées du sommeil. Des capteurs embarqués dans un bracelet suivent la fréquence cardiaque (FC), la variabilité du rythme cardiaque (VRC), la saturation en oxygène et l’impédance bioélectrique. La combinaison de ces quatre indicateurs permet à tout médecin d’établir un diagnostic complet et fiable de l’apnée du sommeil. Ce dispositif peut également être utilisé pour diagnostiquer d’autres pathologies telles que la déshydratation, la réponse à un traitement dialyse, les douleurs chroniques, les chocs épileptiques, le stress.

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15. Boussole

Modèle de la création
du champ magnétique terrestre

Quelle est l’origine des champs magnétiques planétaires ou stellaires ? Pourquoi le champ magnétique de la Terre se renverse-t-il ? C’est pour répondre à ces questions fondamentales que les chercheurs de la collaboration VKS (CEA, CNRS, ENS Paris et Lyon) ont réalisé en 2007 une expérience au centre CEA de Cadarache, qui s’est révélée fructueuse. L’expérience a permis de mettre en évidence l’effet dynamo, c’est-à-dire la génération spontanée d’un champ magnétique, dans un écoulement turbulent de sodium liquide, conducteur de l'électricité. Elle a également montré, pour la première fois, des renversements erratiques et des basculements périodiques du champ magnétique qui présentent des similitudes étonnantes avec les cycles naturels. Cette expérience et les modélisations associées valident le modèle de génération du champ magnétique terrestre, par l'agitation thermique de son noyau riche en fer liquide et conducteur.

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16. Vélo

Pédale connectée

La pédale Push est une pédale standard à la différence près qu’elle est capable de calculer la puissance du cycliste en temps réel avec une précision équivalente à celle des systèmes commercialisés à ce jour, mais pour un coût 10 fois moindre. Ceci grâce à des capteurs (de force et accéléromètre) insérés dans la pédale, qui mesurent la force appliquée ainsi que la cadence de pédalage. Le tout est analysé par des algorithmes conçus sur mesure par les équipes du CEA et transmis sur un objet connecté (tablette, téléphone portable…), grâce à un système sans fil de type Bluetooth.

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Localisation temps réel des cyclistes

Lors d'une course cycliste, la position et les performances des coureurs sont enregistrées par des trackers. Toutefois, la transmission est parfois entravée par le relief (montagne) ou par la présence de sources d'interférences. Pour pallier ce problème, la filiale Swiss Timing du groupe Swatch, a fait appel aux compétences du CEA. Les chercheurs ont proposé une optimisation des couches de gestion du réseau et conçu une antenne spécifique pour améliorer les performances de transmission. Ils ont ainsi réussi à augmenter la portée du signal jusqu'à 2 km et ce, quel que soit l'environnement géographique et électromagnétique. L'antenne et le protocole de communication ont été validés dans la chambre anéchoïde du CEA. Le dispositif a été déployé sur les trackers qui seront utilisés lors des Championnats de cyclisme sur route 2020. Le groupe Swatch envisage de déployer sa solution pour d'autres disciplines sportives. A suivre…

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Système de charge optimisé
pour vélo électrique

La start-up du CEA, Wise Integration, a créé un chargeur universel de 100 W au format USB C, plus rapide, plus compact et respectueux de l’environnement qu’un chargeur en silicium conventionnel. Ce chargeur USB de poche est trois fois plus petit qu’un chargeur « classique » et peut donc s’utiliser partout, même à l’étranger (pas besoin d’adaptateur secteur). Il permet de réduire à la fois la quantité de déchets électroniques et la consommation électrique partout dans le monde. Parmi les applications visées : le marché des vélos électriques. Avec cette innovation, il devient possible de rendre le vélo électrique autonome car le chargeur peut être intégré directement dans le vélo qui peut être rechargé partout où il existe des prises de courant.

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17. Vêtement

Puces d'identification miniaturisées
dans les fils

Miniaturiser les dispositifs RFID pour les intégrer dans un fil textile, pour gérer des stocks, assurer la traçabilité de produits ou éviter le vol et la contrefaçon, c’est ce que propose la start-up Primo1D qui travaille en partenariat avec le CEA-Leti.