Laboratoires communs

L'IRCER et la société Air Liquide ont créé en 2005 un laboratoire commun dont la vocation est le développement de matériaux et de systèmes afin d’améliorer les technologies actuelles et de développer des technologies de production d’hydrogène décarbonée pour répondre à de nouveaux challenges technologiques.

Le laboratoire commun s'appuie sur les collaborations fructueuses (nombreux brevets) et sur une volonté commune de pilotage de la stratégie de recherche dans la durée entre Air Liquide et l’IRCER, tout en consolidant durablement un savoir-faire français de haut niveau. Au-delà, il s’agit aussi de transférer, de façon concrète et rapide, les travaux de recherche vers l'industrie, de suivre au plus prêt, d'interpréter et d'anticiper les évolutions technologiques sur le sujet dans un contexte de concurrence internationale forte.

La thématique principale du Laboratoire Commun concernait "les matériaux inorganiques, et l'impact de leurs procédés d'élaboration associés, employés dans la production, la séparation, la purification, le stockage et la distribution des gaz industriels".

Les sujets abordés par le laboratoire commun sont : production de gaz industriels (oxygène, syngas) par membranes céramiques, intensification de procédés par catalyseurs structurés, intensification du procédé SMR avec l’utilisation d’échangeurs-réacteurs millistructurés obtenus par fabrication additive, connaissances globales sur les catalyseurs de vaporeformage, masses poreuses pour bouteilles d'acétylène, mise en forme de zéolithes pour FEP et captage du CO2

Le LCTL est né du rapprochement entre la société CILAS (Compagnie Industrielle des LASers) et l’IRCER. Il résulte de plus de dix ans de collaboration étroite sur le développement de procédés de fabrication de céramiques transparentes à application laser. En effet, les céramiques présentent de nombreux avantages par rapport aux cristaux actuellement employés dans les cavités lasers, notamment parce qu’elles peuvent être élaborées avec des formes et des architectures plus complexes que ces derniers. Les composants optiques à base de céramiques peuvent ainsi présenter des propriétés améliorées en termes de conductivité thermique et de rendement, conduisant à une augmentation de la puissance des lasers. Ainsi, la démarche scientifique du LCTL repose sur trois phases : i) l’identification des matériaux céramiques d’intérêt pour des applications lasers, ii) leur synthétise par la mise en œuvre de procédés céramiques adaptés, iii) l’évaluation de leurs performances en les intégrant dans des systèmes lasers.

Ces travaux ont donné lieu à une vingtaine de publications, 1 brevet, près de 40 communications dans des congrès dont 12 conférences invitées. La collaboration entre la société CILAS et l’IRCER est à l’origine de nombreuses innovations dans le domaine des lasers à base de céramiques avec les premiers milieux amplificateurs « composites » en Europe, les microlasers, les lasers bi-longueur d’onde, les déclencheurs passifs. A terme, ces travaux collaboratifs pourraient révolutionner de nombreux systèmes intégrant des technologies lasers, comme la désignation de cibles militaires, l’imagerie active sous-marine ou encore la détection des débris spatiaux qui menacent les satellites.

Le laboratoire correspondant mis en place entre le CEA et l'IRCER depuis plus d’une vingtaine d’années renforce la stratégie de l’axe autour de la thématique des dépôts par projection thermique par plasma d’arc. Cette activité pérenne, fortement structurante pour l’axe est à l’interface des 2 thématiques ‘Sources et procédés plasmas’ et ‘Ingénierie d’assemblages céramique/métal et dépôts par projection thermiques’, la démarche implique le développement de procédés, diagnostics plasma, élaboration de couches et leurs corrélations, qui constitue l’une des priorités de l’axe.

Ces dernières années, l’effort de recherches a porté sur le développement de procédés de projection pour l’élaboration des couches nano/micro structurées par la maîtrise de l’injection de suspensions et de poudres soit simultanément (co projection hybride) soit alternativement (Brevet CEA - WO 2011131757 du 27/10/2011 - EP2561110 du 27/02/2013). L’interaction suspension/jet de plasma a été caractérisée par imagerie par ombroscopie. L’objectif en termes de matériaux pour des applications de résistance à l’usure et au frottement à des températures allant jusqu’à 800 °C a été atteint en mettant en oeuvre une couche constituée de trois éléments : une matrice base Nickel pour la résistance à la corrosion haute température, une phase dure permettant d’accroitre la résistance à l’usure (Alumine) et enfin un lubrifiant solide (BN) pour assurer un coefficient de frottement le plus faible possible.

La suite des travaux a été orientée sur la caractérisation des contraintes résiduelles et en cours de projection par une approche expérimentale et de modélisation.