Vallauris : ce que les céramiques peuvent faire aussi pour l'industrie

Grâce à leurs propriétés remarquables (isolants électriques ou semi-conducteurs, piézoélectriques et magnétostrictifs, inertes chimiquement, thermostables, étanches, biocompatibles…) les céramiques permettent d'obtenir des matériaux toujours plus résistants et aux propriétés exceptionnelles. C'est ce qu'a montré le CARMA de Sophia lors de la journée rencontre sur les céramiques industrielles.

Qu'est-ce que les céramiques peuvent faire également pour l'industrie ? C'est la question à laquelle répondait la journée de rencontres sur le thème des céramiques industrielles qu'organisait le CARMA de Sophia (Centre d'Animation Régional en Matériaux Avancés) début novembre à Vallauris Golfe-Juan, lieu renommé de la céramique traditionnelle où se déroulait parallèlement la biennale internationale de céramique sur un volet beaucoup plus artistique.

Des applications industrielles très diverses

Pour cette 3ème édition, 75 industriels, chercheurs et experts avaient été conviés à participer et à échanger sur les propriétés remarquables (isolants électriques ou semi-conducteurs, piézoélectriques et magnétostrictifs, inertes chimiquement, thermostables, étanches, biocompatibles, etc.) de ces matériaux aux applications industrielles très diverses. Si le thème retenu cette année était l’électronique se sont aussi retrouvés des industriels de la microélectronique, de l’aéronautique et du spatial, des énergies et de tous les secteurs utilisateurs de l’électronique.

Huit thèmes complémentaires ont permis d’apporter des connaissances nouvelles sur des recherches menées par des laboratoires privés et publics, des grandes entreprises et de PMI positionnées en amont ou au centre des différents modes de production de céramiques techniques ; sans omettre les précisons réglementaires et les champs d’applications. Les thèmes évoqués ont été les suivants :

Applications des piézoélectriques ;
Céramiques et applications Aérospatiales ;
Céramiques et composants électroniques ;
Elaboration des céramiques ;
Métallisation des céramiques et dépôts céramique sur métaux ;
Le collage des céramiques ;
Caractérisation, Analyse des contraintes ;
Réglementation.

Adlynx (Mouans-Sartoux) et l'IM2NP Toulon primés

En clôture de journée, Michelle Salucki, maire de Vallauris Golfe-Juan, a remis deux prix. Le prix de l’innovation industrielle a été reçu par Henri Renggli et Gil Ching, co-gérants de la société Adlynx H2Omega pour un système de dessalement optimisé de l’eau de mer. Il s'agit d'un procédé qui permet de fractionner l’eau de mer en minuscules gouttes d’eau afin de faciliter son évaporation grâce à un dispositif de céramiques piézoélectriques utilisées à leur fréquence de résonance. Basée à Mouans-Sartoux, la société Adlynx avait déjà été cet été lauréat du Concours mondial Innovation 2030 lancé par BPI France pour son projet H2Omega.

Le Prix de l’innovation dans la R&D a été remis au Dr Sonia Abidi de l’Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP Toulon) pour ses recherches sur le développement d’un nouveau matériau composite à haute tenue thermique permettant de produire des systèmes résistants au feu pour les boîtiers utilisés dans l’électronique embarquée ou encore pour des bâtiments et des armoires de protection de systèmes électroniques.

Résistance thermique, piézoélectricité...

Quant à l’ensemble des présentations, il a permis de démontrer la richesse et l’importance des recherches conduites sur les matériaux céramiques dans l’étendue de leurs champs d’applications. Les enjeux sont vastes car ils mettent l’accent sur la faisabilité d’obtenir des matériaux toujours plus résistants et aux propriétés exceptionnelles comme la résistance thermique ou la piézoélectricité.

La recherche ne couvre pas seulement les problèmes d’optimisation de qualités intrinsèques ou modifiée de ces matériaux, mais également les Process de mise en œuvre qui doivent être économes en énergie et obéir à des critères de thermo-stabilité et de solutionnement pour des pièces parfois de très grandes dimensions.

Récupération d'énergie, espace : deux exemples d'applications innovantes

Christian Courtois (Laboratoire LMCPA-Université de Valenciennes) : l’incorporation de céramiques piézoélectriques au sein de polymères souples et déformables, pour la récupération d’énergie.

Les travaux développés par l’équipe de Christian Courtois du Laboratoire des Céramiques et Procédés Associés à l’Université de Valenciennes (LMCPA – UVHC) mettent en exergue la recherche sur de nouvelles fonctionnalités de céramiques multicouches ; les études visent des applications mécaniques ou thermomécaniques et des applications piézoélectriques. Ces recherches doivent permettre la mise en œuvre de systèmes capables de récupérer de l’énergie et à moyen terme couvrir de nouveaux besoins énergétiques sans qu’il y ait des contreparties polluantes.

Le sujet présenté par l’équipe de Christian Courtois, Elaboration et caractérisation de composites piézoélectriques PU/PZT pour la récupération de l'énergie électrique à partir de vibrations mécaniques, démontre donc l’intérêt grandissant, depuis quelques années, vers des matériaux souples à base de polymères, intrinsèquement piézoélectriques ou non, et avec des propriétés électroactives générées voire améliorées par l'ajout de charges céramiques piézoélectriques.

Laurence Cornillon (Thales Alenia Space) : Si3N4, céramique à haut potentiel pour la fabrication de pièces de structures légères, stables et rigides.

Un deuxième exemple témoigne ici de la compétence de laboratoires industriels présents sur notre territoire : le Service Technologies de Thales Alenia Space Cannes représenté par Laurence Cornillon travaille sur les matériaux céramiques depuis plus de 20 ans.

TAS a identifié le nitrure de silicium Si3N4 comme à haut potentiel pour la fabrication de pièces de structures légères, stables et rigides, ce qui est intéressant par exemple pour les structures de télescopes de grande taille. Il est en effet doté d’un intérêt certain pour les applications spatiales, en raison de ses très bonnes propriétés mécaniques, de sa faible dilatation thermique, combinée à une totale insensibilité à l’humidité. Les enjeux sont de pouvoir fabriquer un jour des pièces de très grandes tailles pour l’architecture de satellites qui auront une durée de vie bien supérieure aux modèles existants aujourd’hui.