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La fabrication de nanoparticules devient flexible

L. F.

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La fabrication de nanoparticules devient flexible

Près de soixante : c'est le nombre de nanoparticules différentes que peut fournir l'usine de Nanomakers, inaugurée en novembre 2012. Un « catalogue » d'une richesse inhabituelle, liée à un procédé qui se distingue par son exceptionnelle flexibilité. Industrie et Technologies a poussé les portes de cette usine, située à Rambouillet. Visite guidée.

Dans l'usine de Nanomakers, le produit est à l'échelle nanométrique et l'outil de fabrication est compact. Les réactifs, en revanche, sont volumineux. Ces gaz industriels - silane, hydrogène, acétylène, argon - fournis par Air liquide, sont d'ailleurs stockés à l'extérieur de l'enceinte de production par mesure de sécurité.

La pyrolyse laser peut fournir différentes formes de SiC

Le coeur du procédé est la chambre de pyrolyse laser. Dans ce réacteur, les réactifs sont injectés sous la forme d'aérosols et croisent la trajectoire d'un laser infrarouge CO2. En résulte une flamme dans laquelle se forment les nanoparticules par retrait des atomes d'hydrogène. Celles-ci s'agrègent ensuite sous la forme d'une poudre. Dans le cas de la ligne installée chez Nanomakers, il s'agit de carbure de silicium (SiC) dont les grains ont un diamètre compris entre 10 et 100 nanomètres suivant les paramètres de la réaction. Ce SiC sert de renfort mécanique et thermique dans de nombreux secteurs industriels, notamment l'aéronautique, le BTP ou encore la défense.

La capacité actuelle de dix tonnes de SiC devrait doubler cette année avec l'installation d'un deuxième réacteur alimenté par la même source laser. Mais c'est surtout par la flexibilité de son procédé de fabrication que l'usine de Nanomakers se distingue sur le marché très confidentiel des nanomatériaux. Issue de 25 ans de recherches au CEA de Saclay, la pyrolyse laser peut fournir différentes formes de SiC, avec un ratio carbone/silicium plus ou moins élevé, enrobées ou encore nanostructurées. « Ces deux dernières customisations permettent de fonctionnaliser les poudres pour les rendre conductives ou magnétiques, par exemple », souligne Cyril Nadeau, directeur stratégie, marketing et commercial de la société.

D'autres types de poudres peuvent naître de la pyrolyse laser. Soit au total 57 nanoparticules. « Il suffit de changer les réactifs qui sont injectés dans le réacteur et, suivant les particules à produire, de faire de légères modifications du process pour assurer une réaction optimale », poursuit Cyril Nadeau. En laboratoire, les chercheurs du CEA ont obtenu par ce biais des nanocristaux de silicium, des poudres d'oxyde de titane et des céramiques nanostructurées de zirconium et de titane.

Un taux de pureté supérieur à 95 %

Après contrôle de la taille des particules par échantillonnage, les poudres sont conditionnées dans des containers sécurisés sous la forme désirée par l'industriel : poudre sèche, en granulés, liquide ou humide (boue). Ainsi, de la ligne de production jusqu'au client final, aucune nanoparticule n'est émise dans l'atmosphère.

Outre la sécurité de mise en oeuvre, Nanomakers jouit d'une avance technologique sur ses concurrents, notamment chinois. « Leur procédé est plus coûteux et le produit moins fiable du fait de la présence d'impuretés », commente le directeur général François Ténégal. Le taux de pureté des nanopoudres françaises n'est ainsi jamais inférieur à 95 %.

C'est au Japon que Nanomakers a trouvé ses premiers clients. Depuis, la spin-off du CEA commence aussi à signer des contrats en Europe. À terme, l'usine pourrait accueillir cinq lignes, soit dix réacteurs, ce qui lui permettrait d'atteindre une capacité de 100 tonnes de nanopoudres par an. Le site compterait alors 200 personnes, dont trois quarts seraient dédiés à la production.

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