Le CNRC cherche à acquérir un procédé de traitement des poudres de céramique permettant de passer d'une poudre de céramique brute à une poudre de céramique hybride frittable dont les grains sont uniformément recouverts de nanotubes de carbone. Le procédé proposé devra produire au moins 1 kg de poudre hybride par heure. Le CNRC entend utiliser ce procédé pour poursuivre ses recherches sur les applications possibles du nouveau composite plus résistant ainsi obtenu, par exemple des blindages légers.
Ministère responsable : Conseil national de recherche du Canada (CNRC)
Mécanisme de financement : Contrat
Date d'ouverture : 3 septembre 2019
Date de clôture : 29 octobre 2019, 14:00 Heure avancée de l'Est (HNE)
Pour ce défi, s'il vous plait vous référer à l'appel d'offres sur Achats et ventes.
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Défi
Énoncé du problème
Les nanotubes de carbone se prêtent bien au renforcement mécanique des matériaux composites, notamment les composites céramiques. L'agrégation des nanotubes de carbone a cependant empêché l'exploitation de ce potentiel. Pour surmonter ce problème d'agrégation, les nanotubes de carbone peuvent être déposés par une méthode de dépôt chimique en phase vapeur sur la poudre de céramique préalablement imprégnée de catalyseur. La poudre hybride résultante peut ensuite être frittée, c'est-à-dire comprimée à haute température et sous haute pression, pour obtenir une plaque composite solide. Les nanotubes sont déposés dans un état non agrégé sur la poudre de céramique et restent ainsi après le frittage, comme il le faut, mais le manque d'uniformité du dépôt engendre des faiblesses dans le matériau. Pour obtenir une distribution uniforme des nanotubes de carbone non agrégés dans le composite, il faut les déposer de manière uniforme sur les grains de la poudre de céramique, ce qui présente toutefois des défis techniques. En effet, le catalyseur provoque l'agglomération de la poudre, et il est nécessaire d'assurer un flux gazeux uniforme autour des grains de poudre de céramique recouverts de catalyseur durant le dépôt chimique en phase vapeur. Le défi à relever consiste à surmonter ces obstacles. Le CNRC cherche à acquérir un procédé de préparation de poudres de céramique permettant de passer d'une poudre de céramique brute à une poudre de céramique hybride frittable dont les grains sont uniformément recouverts de nanotubes de carbone. Le procédé proposé devra produire au moins 1 kg de poudre hybride par heure.
Résultats souhaités et éléments à considérer
Résultats essentiels (obligatoires)
Les solutions proposées doivent :
- Produire une distribution uniforme de nanotubes de carbone, pour des charges allant jusqu'à 3 % (en poids), sur la surface de grains d'alumine broyée à partir d'une poudre d'alumine vierge. La poudre d'alumine vierge doit présenter une granulométrie inférieure ou égale à 0,5 µm (d50). La charge doit être mesurée (par analyse thermogravimétrique dans l'air) avec une précision supérieure à 0,1 %. L'uniformité du dépôt doit pouvoir être confirmée par microscopie électronique à balayage, et la poudre obtenue ne doit comporter aucune région où les grains d'alumine ne sont pas chargés de nanotubes.
- Déposer des nanotubes de carbone de haute qualité sur les grains de la poudre, comme pourront le confirmer des observations par spectroscopie Raman, par analyse thermogravimétrique, par spectroscopie électronique à balayage et par microscopie électronique à transmission. Le spectre Raman et le thermogramme d'ATG doivent mettre en évidence la présence de nanotubes de carbone de haute qualité, à paroi simple ou à parois multiples. L'imagerie par microscopie électronique à balayage doit révéler des nanotubes droits, présentant un rapport de forme élevé (de longueur élevée par rapport à leur diamètre). L'imagerie par microscopie électronique à transmission doit mettre en évidence un degré élevé de graphitisation.
- Permettre le dépôt de nanotubes de carbone sur des poudres de carbure de silicium.
- Offrir des vitesses de traitement des poudres supérieures à 1 kg/h.
- Comprendre tous les systèmes de verrouillage nécessaires pour une exploitation sécuritaire et en mains libres par un opérateur qualifié.
- Être automatisée pour un fonctionnement répétitif programmable
- Être capable de fonctionner durant 24 h sans interruption.
- Comprendre l'espace nécessaire au rangement et à l'utilisation sécuritaires des gaz nécessaires au procédé.
- Comprendre tous les systèmes de traitement des émissions gazeuses nécessaires pour une exploitation sécuritaire.
- Occuper une superficie inférieure à 10 m2 et être moins de 3 m de hauteur.
- Fonctionner à des pressions allant de la pression atmosphérique et à des pressions inférieures à 0,1 bar.
Historique et contexte
Recherche et développement pour la défense Canada (RDDC) et ses clients s'intéressent particulièrement aux composites à base de nanotubes de carbone et de céramique pour la mise au point de blindages légers. Dans le cadre du projet de recherche technologique sur des plaques de blindage en céramique financé par RDDC, le CNRC, en collaboration avec Ressources naturelles Canada (RNCan) et RDDC, explore les méthodes susceptibles de produire et de fritter des matériaux à base de céramique et de nanotubes de carbone pour la fabrication de plaques en composite. La transformation de poudres de céramique ultrafines (p. ex., la poudre d'alumine réactive superfine Alteo P172LSB, 99,8 %, 0,4 µm D50) en poudres hybrides contenant des nanotubes de carbone par dépôt chimique en phase vapeur suivi d'un frittage sous haute pression s'est avérée être un procédé très prometteur. Actuellement, les progrès sont néanmoins limités par le réacteur discontinu utilisé pour le dépôt chimique en phase vapeur. Ces limitations sont liées à l'inhomogénéité de la poudre hybride frittable, qui cause une inhomogénéité du composite fritté. Cette inhomogénéité semble avoir deux origines. La première est la formation de grumeaux dans la poudre de céramique lors du dépôt du catalyseur. Pour y remédier, la poudre imprégnée du précurseur du catalyseur est dans un premier temps calcinée dans l'air puis passée au broyeur à jet fluide. Cette méthode est efficace, mais très longue et coûteuse. Une méthode plus efficiente est désirable et pourrait consister à déposer simultanément le catalyseur et les nanotubes de carbone (méthode dite du « dépôt chimique en phase vapeur avec catalyseur flottant »). La seconde origine est liée au traitement discontinu statique utilisé. À l'heure actuelle, la poudre est placée dans un bac pour pouvoir être traitée. Le fonctionnement est donc discontinu, par lot. Ce mode de fonctionnement s'accompagne d'un effet d'appauvrissement du mélange gazeux au fur et à mesure qu'il pénètre dans la poudre, ce qui se traduit par un dépôt plus dense en nanotubes de carbone près de la surface qu'en profondeur. Le CNRC ne possède pas pour le moment de méthode permettant de surmonter ce problème. Des fours rotatifs, disponibles sur le marché, pourraient être utilisés pour agiter la poudre après avoir été transformés en chambres de dépôt chimique de nanotubes de carbone en phase vapeur. D'autres méthodes peuvent également être envisagées, notamment la mise au point de réacteurs à lit fluidisé ou de chambres de déposition d'aérosols.
Valeur maximale et déplacement
Ce défi peut entraîner la création de plusieurs contrats.
Le financement maximal pour tout contrat de la phase 1 découlant de ce défi est de 150 000 $ CA (taxes en sus), incluant les dépenses relatives à la livraison et aux déplacements ainsi que les frais de subsistance, s'il y a lieu, pour une période pouvant aller jusqu'à 6 mois.
Le financement maximal pour tout contrat de la phase 2 découlant de ce défi est de 1 000 000 $ CA (taxes en sus), incluant les dépenses relatives à la livraison et aux déplacements ainsi que les frais de subsistance, s'il y a lieu, pour une période pouvant aller jusqu'à 24 mois. Seules les entreprises admissibles qui ont effectué la phase 1 avec succès seront prises en compte dans le cadre de la phase 2.
Le fait de divulguer l'estimation du financement disponible n'engage aucunement le Canada à payer cette somme.
Déplacements
À la phase 1, on s'attend à ce que deux réunions exigent du (des) soumissionnaire(s) retenu(s) les déplacements suivants :
Réunion de lancement
Edmonton (Alberta)
Réunion de révision finale
Edmonton (Alberta)
Admissibilité
Les propositions de solutions peuvent uniquement être présentées par une petite entreprise qui satisfait aux critères suivants :
- être à but lucratif
- être constituée au Canada (au fédéral ou au provincial)
- compter au plus 499 employés équivalent temps plein (ETP)Note de bas de page *
- mener des activités de recherche-développement au Canada
- verser présentement au moins 50 % de ses salaires, rémunérations et honoraires annuels à des employés et à des entrepreneurs qui passent la majeure partie de leurs heures de travail au CanadaNote de bas de page *
- compter au moins 50 % de ses employés ETP dont le lieu de travail habituel est au CanadaNote de bas de page *
- compter au moins 50 % de ses cadres supérieurs (vice-président ou niveaux supérieurs) dont la résidence principale est au CanadaNote de bas de page *
Guide de présentation d'une demande ou d'une soumission
Critères d'évaluation
La source officielle des critères d'évaluation pour ce défi est le système électronique d'appel d'offres du gouvernement (https://achatsetventes.gc.ca/donnees-sur-l-approvisionnement/appels-d-offres/PW-18-00846769)
En cas de divergence entre les informations ci-dessous et les informations publiées sur Achats et Ventes, Achats et Ventes aura préséance.
Partie 1 : Critères obligatoires et note minimale de passage
Pour être jugées recevables et passer à la partie 2, les propositions doivent satisfaire à tous les critères obligatoires (Questions 1a et 2) et obtenir la note minimale de passage à la Question 3.
| Question | Schéma d'évaluation |
|---|---|
1a. Portée Décrivez la solution que vous proposez et la manière dont elle relève le défi. Veuillez inclure dans votre description les bases scientifiques et technologiques sur lesquelles repose la solution que vous proposez, et indiquez clairement en quoi votre solution permet d'atteindre tous les résultats souhaités essentiels visés (le cas échéant) dans la section Résultats souhaités et éléments à considérer de l'avis de défi. | Obligatoire — réussite/échec Réussite Échec |
2. Niveau de maturité technologique (NMT) actuel
| Obligatoire — réussite/échec Réussite : Le demandeur/soumissionnaire a démontré que la solution proposée se situe actuellement entre les niveaux NMT 1 et NMT 4 (inclusivement), cela étant justifié par une explication des activités de recherche et développement (R et D) qui ont été réalisées pour amener la solution au NMT indiqué. Échec : Le demandeur/soumissionnaire n'a pas fourni la preuve suffisante pour démontrer que sa solution actuelle se situait entre les niveaux NMT 1 et NMT 4 (inclusivement), notamment :
|
3. Innovation Décrivez le caractère novateur de votre solution et la façon dont elle fait progresser l'état des connaissances par rapport aux technologies existantes, y compris les solutions concurrentes. | Critères cotés avec note minimale de passage La note minimale de passage pour ce critère est 4 points. 0 point/échec : Le demandeur/soumissionnaire n'a pas démontré que la solution proposée fait progresser l'état des connaissances par rapport aux technologies existantes, y compris les solutions concurrentes; OU Les avancées énoncées sont décrites de manière générale, mais ne sont pas étayées par des preuves précises et mesurables. 4 points
6 points
8 points
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Partie 2 : Critères cotés
Les propositions qui n'obtiennent pas la note de passage globale, soit un minimum de 55 points sur 110 (50 %), seront jugées non recevables et cesseront d'être prises en considération.
La note minimale globale se calcule en additionnant les notes obtenues par le demandeur/soumissionnaire pour les questions suivantes (1b, 3 et de 4 à 12).
| Question | Schéma d'évaluation |
|---|---|
1b. Portée Décrivez en quoi la solution que vous proposez permet d'atteindre les résultats souhaités supplémentaires (le cas échéant) indiqués dans la section Résultats souhaités et éléments à considérer de l'avis de défi. Si aucun résultat supplémentaire n'est identifié dans l'avis de contestation, le texte saisi dans cette section ne sera pas pris en compte. Si rien n'est indiqué sous « Résultats supplémentaire. » dans l'avis de défi, les demandeurs/soumissionnaires recevront 10 points |
|
4. Risques scientifiques et technologiques de la Phase 1 Indiquez les risques scientifiques et technologiques potentiels relatifs à l'élaboration de la validation de principe, et la manière dont ces risques seront atténués dans la phase 1. |
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5. Avantages pour le Canada Décrivez les avantages qui pourraient découler de la réussite du développement de votre solution. Les demandeurs/soumissionnaires sont invités à prendre en compte les avantages éventuels selon les trois catégories suivantes :
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6. Plan du projet de la phase 1 Remplissez ce tableau afin de démontrer la faisabilité du plan de projet de la phase 1. Inclure :
Remarque : La phase 1 ne peut dépasser 6 mois et le NMT 4. |
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7. Risques du projet de la phase 1 Indiquez les risques potentiels du projet (p. ex., ressources humaines, finances, gestion de projet, etc.) relatifs à l'élaboration de la validation de principe, et la manière dont ces risques seront atténués. |
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8. Équipe de mise en œuvre de la phase 1 Remplissez ce tableau pour démontrer que l'équipe de mise en œuvre de votre projet possède l'expérience et les compétences requises en matière de gestion et de technologie pour exécuter le plan de projet de la phase 1. Un membre de l'équipe de mise en œuvre peut avoir plus d'un rôle. Précisez les taux de rémunération et le niveau d'effort de chaque membre de l'équipe. Les taux de rémunération et les niveaux d'effort seront examinés dans le cadre de l'évaluation de la question 10. |
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9. Inclusivité Si votre entreprise devait obtenir un financement de Solutions innovatrices Canada, décrivez les mesures que vous pourriez prendre à la Phase 1 (p. ex., stratégie de recrutement, stages, étudiants d'un programme coopératif, etc.) pour favoriser la participation des groupes sous-représentés (p. ex., femmes, jeunes, personnes handicapées, Autochtones, minorités visibles) dans les activités de recherche et développement de la solution proposée. Chaque soumissionnaire/demandeur doit mettre uniquement l'accent sur la description des programmes, politiques et initiatives pertinents qui sont actuellement en place ou qu'ils mettraient en place pour appuyer les travaux de R-D à la phase 1. Ne fournissez aucun renseignement personnel sur les personnes employées par votre entreprise ou de vos sous-traitants dans la réponse ci-dessous. |
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10. Proposition financière de la Phase 1 Remplissez ce tableau afin de démontrer que la proposition financière liée au plan de projet de la phase 1 est réaliste. |
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11. Contrôles financiers, suivi et surveillance des finances de la Phase 1 Décrivez les contrôles financiers, de même que le suivi et la surveillance qui serviront à gérer les fonds publics au cours de la phase 1. . |
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12. Stratégie de la phase 2 Décrivez une stratégie réaliste pour le développement du prototype si votre entreprise était sélectionnée pour la phase 2. Votre réponse devrait comprendre ce qui suit :
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13. Approche de commercialisation Décrivez votre approche de commercialisation globale pour la solution proposée. À inclure dans la réponse :
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Questions et réponses
Pour ce défi, prière de vous référer à l'appel d'offres sur Achats et ventes.
Toutes les questions concernant ce défi en particulier devraient être adressées à SIC-ISC@tpsgc.gc.ca.
Vous pouvez également consulter la Foire aux questions à propos du programme Solutions innovatrices Canada.
Un lexique est également disponible.