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Des revêtements céramiques pulvérisés à haute température pour prolonger la durée de vie des composants industriels : Nuria Espallargas et Fahmi Mubarok nommés finalistes du Prix de l'inventeur européen 2022

17.05.2022

in Communiqués de presse

La chimiste espagnole et ingénieure matériaux Nuria Espallargas et le spécialiste indonésien des matériaux Fahmi Mubarok sont nommés pour le Prix de l'Office européen des brevets (OEB) dans le domaine des revêtements de protection
Leur procédé novateur consiste à enrober les particules de céramique pour les protéger des hautes températures, ce qui donne un nouveau matériau composite appelé ThermaSiC
La projection du matériau à haute température sur des composants tels que les disques de freins et les équipements industriels peut prolonger leur durée de vie. Cela leur permet de mieux résister à l'usure ou à l'exposition aux produits chimiques

Munich, le 17 mai 2022 - L'Office européen des brevets (OEB) annonce que Nuria Espallargas, chimiste espagnole, ingénieure matériaux et professeur d'Université, et Fahmi Mubarok, spécialiste indonésien des matériaux et professeur agrégé d'Université ont été retenus pour le Prix de l'inventeur européen 2022, pour leur procédé qui permet de chauffer à haute température des matériaux céramiques, afin de les pulvériser sur des composants techniques ou industriels.

Leurs revêtements céramiques révolutionnaires, appliqués par pulvérisation, sont conçus pour prolonger la durée de vie des composants utilisés dans plusieurs industries, en les protégeant mieux de l'usure et de l'exposition aux produits chimiques. Les premières utilisations industrielles devraient concerner les freins de voitures ou de trains, les outils de fabrication du verre et les équipements utilisés pour l'extraction des métaux. Un projet en préparation avec l'Agence spatiale européenne permettra même de tester la résistance de ces revêtements à l'abrasion du sable sur la Lune et sur Mars.

« Grâce à leur ingéniosité, Nuria Espallargas et Fahmi Mubarok ont résolu un problème que les experts de leur domaine croyaient impossible », souligne le président de l'OEB, António Campinos, en annonçant les finalistes du Prix de l'inventeur européen 2022. « Ils améliorent grandement la durée de vie et la durabilité des produits industriels, un aspect essentiel de la gestion économique des matériaux. »

Nuria Espallargas et Fahmi Mubarok sont retenus parmi les quatre finalistes de la catégorie PME, qui récompense les inventeurs exceptionnels issus de petites entreprises employant moins de 250 personnes et dont le chiffre d'affaires est inférieur à 50 millions d'euros. Les lauréats de l'édition 2022 du Prix de l'inventeur européen de l'OEB seront annoncés lors d'une cérémonie virtuelle le 21 juin.

Créer un matériau nouveau

L'idée de cette invention est née lors du doctorat de Nuria Espallargas en génie des matériaux et de la métallurgie. Elle s'est intéressée au fait que certains types de revêtements céramiques - utilisés dans l'industrie en raison de leur solidité, de leur résistance aux températures et de leur faible poids - étaient appliqués dans des chambres à vide. La technique dite de la projection thermique, qui consiste à chauffer un matériau à des températures supérieures à 2 500 °C et à l'appliquer à l'aide d'un pistolet, est pourtant moins coûteuse que l'utilisation d'une chambre à vide. Elle permet également de recouvrir une plus grande variété d'objets. Jusque-là, cette technique était considérée comme impossible pour les céramiques sans point de fusion, qui se vaporisent à haute température plutôt que de fondre.

Cette impossibilité supposée a motivé Nuria Espallargas à trouver une solution. « Si un matériau n'a pas de point de fusion, a priori il ne peut pas être utilisé pour la projection thermique et cela m'intriguait », confie-t-elle. « [Je me suis dit] que quelqu'un devait trouver comment résoudre ce problème, car le marché [de la projection thermique] est limité pour ces matériaux. »

Confrontée au scepticisme quant à sa capacité à réussir là où les grands acteurs de l'industrie de la projection thermique ont tenté et échoué, Nuria Espallargas, alors professeure agrégée à l'Université norvégienne de sciences et de technologie (NTNU), a engagé Fahmi Mubarok comme doctorant en 2010. Sa tâche consistait à étudier comment le carbure de silicium - un matériau céramique et l'un des matériaux synthétiques les plus résistants - pouvait être projeté thermiquement.

Après de nombreux essais et échecs, ils ont eu une révélation lors d'une conversation avec des collègues. Nuria Espallargas et Fahmi Mubarok ont alors réalisé que les particules de carbure de silicium devaient être protégées par un produit capable de remplir deux rôles à la fois : « J'ai réalisé qu'il devait être capable de protéger le carbure de silicium d'une exposition à des températures élevées et, en même temps, de lier le carbure de silicium pour créer un revêtement », explique Fahmi Mubarok.

Ce concept de protection des particules existait déjà sur le marché de la projection thermique pour d'autres matériaux, mais n'avait pas été utilisé pour les céramiques sans point de fusion. Nuria Espallargas et Fahmi Mubarok ont décidé d'utiliser du grenat d'yttrium et d'aluminium - un type d'oxyde qui peut résister aux températures extrêmes utilisées dans la projection thermique - pour recouvrir les particules de carbure de silicium. En 2012, les deux scientifiques ont réussi à créer une poudre de carbure de silicium projetable thermiquement qui produisait des revêtements immuables.

Nuria Espallargas et Fahmi Mubarok ont déposé un brevet grâce au soutien du bureau en charge de la propriété intellectuelle de leur université, alors que l'invention était encore au stade du développement en laboratoire. Ils ont ensuite fondé Seram Coatings en 2014 pour commercialiser leur matériau composite, appelé ThermaSiC. Selon Nuria Espallargas, le brevet accordé en 2018 était essentiel pour garantir les investissements. « Sans brevet, cela aurait été impossible », souligne-t-elle. « Chaque fois que nous avions une réunion avec un financeur pour l'achat d'un système ou d'un équipement pour développer le produit, tous nous demandaient : est-ce que vous l'avez protégé ? »

Depuis 2017, l'entreprise produit des petites quantités de ThermaSic et le teste sur le terrain avec des clients potentiels. Il est désormais prêt à être industrialisé. Nuria Espallargas prévoit que le plus grand marché pour leur produit sera les États-Unis, suivis du Japon et de l'Union européenne. Elle s'attend à ce que le revêtement soit d'abord utilisé dans l'industrie des freins pour les voitures, les trains, les camions, les équipements industriels ou les bicyclettes.

Plusieurs autres industries, à savoir les fabricants de verre, de rouleaux et les imprimeurs, sont également intéressées par l'utilisation commerciale du nouveau matériau composite. Seram Coatings a établi une collaboration avec les principaux fabricants de rouleaux aux États-Unis et au Japon, et travaille également avec une grande société d'impression britannique qui prévoit de commercialiser le revêtement cette année pour traiter la surface des rouleaux qui manipulent le papier.

À ce jour, Seram Coatings a investi près d'un million dans la construction de sa propre installation de projection thermique. Cela lui permet de fabriquer et de tester facilement des revêtements pour ses clients sur place, sans avoir à recourir à des installations tierces. L'équipe de recherche et développement de l'entreprise travaille en permanence à l'élaboration de nouvelles versions de ThermaSiC et de nouveaux produits, dans le but de couvrir de nouveaux marchés. Au cours des huit à dix prochaines années, Seram Coatings envisage de vendre 225 000 kg de ThermaSiC par an. Cela représente environ 2,9 % du marché mondial des matières premières céramiques utilisées dans les revêtements par projection thermique.

Note aux rédactions

À propos des inventeurs

Nuria Espallargas est experte en génie des matériaux et de la métallurgie. Elle a obtenu un master et un doctorat à l'Université de Barcelone, en Espagne, ainsi qu'un master additionnel à l'Université polytechnique de Catalogne, à Barcelone. Elle a ensuite rejoint le département de conception technique et des matériaux de l'Université norvégienne de sciences et de technologie (NTNU), à Trondheim, pour y effectuer un post-doc. En 2009, elle est devenue professeur agrégée dans ce même département, tout en étant conseillère scientifique à la Fondation pour la recherche scientifique et industrielle (SINTEF), l'une des plus grandes organisations indépendantes de recherche d'Europe. En 2012, Nuria Espallargas est devenue professeure à la NTNU avant de co-fonder en 2014 Seram Coatings, un spin-off dédié à la commercialisation de ThermaSiC. Nuria Espallargas est actuellement professeure à la NTNU, ainsi que membre du conseil d'administration et investisseuse de Seram Coatings.

Fahmi Mubarok est diplômé en génie des matériaux de l'Institut technologique de Bandung, en Indonésie et détient un master en sciences des matériaux de l'Université de technologie de Hambourg, en Allemagne. Après avoir travaillé comme professeur assistant au département d'ingénierie de l'Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS - institut technologique de Sepuluh Nopember) à Surabaya, en Indonésie, Fahmi Mubarok a déménagé en Norvège en 2010 pour son doctorat sur les revêtements en carbure de silicium projetés thermiquement à NTNU, avec Nuria Espallargas comme directrice de thèse. Il a cofondé Seram Coatings en 2014, où il a travaillé à temps partiel en tant que responsable de la R&D, tout en effectuant un post-doc à la NTNU. En 2017, il est retourné en Indonésie en tant que professeur agrégé au département d'ingénierie mécanique de l'ITS, mais participe toujours à certains projets chez Seram Coatings.

Nuria Espallargas et Fahmi Mubarok sont nommés inventeurs du brevet européen : EP2914760B1

Retrouvez la vidéo et les visuels sur Nuria Espallargas et Fahmi Mubarok

À propos du Prix de l'inventeur européen

Le Prix de l'inventeur européen est l'une des compétitions européennes les plus prestigieuses de sa catégorie. Lancé par l'OEB en 2006, ce Prix annuel récompense, individuellement ou en équipe, les inventeurs dont les innovations ont apporté des réponses aux grands défis de notre temps. Les finalistes et les lauréats sont sélectionnés par un jury indépendant composé d'anciens finalistes. Ensemble, ils examinent les propositions d'inventions à l'aune de leur contribution au progrès technologique, au développement social et durable et à la croissance économique. Un Prix sera décerné par l'OEB dans quatre catégories (Industrie, Recherche, Petites et moyennes entreprises, Pays non membres de l'OEB), et l'OEB annoncera également un Prix « Œuvre d'une vie » lors de la cérémonie virtuelle du 21 juin. Par ailleurs, le grand public peut choisir le gagnant du Prix du public parmi les 13 finalistes en votant en ligne sur le site l'OEB pendant la période précédant la cérémonie. Le vote est ouvert jusqu'au 21 Juin 2022. En savoir plus sur les critères d'admissibilité et de sélection du Prix de l'inventeur européen.

Cette année, pour la première fois, l'OEB récompensera également de jeunes esprits brillants avec le Prix des jeunes inventeurs. Ce nouveau Prix prévoit une récompense financière pour les trois finalistes, afin de les encourager à trouver des solutions créatives aux défis urgents du développement durable.

À propos de l'Office européen des brevets

Avec près de 6 400 agents, l'Office européen des brevets (OEB) est l'une des plus grandes institutions publiques européennes. Son siège est à Munich et il dispose de bureaux à Berlin, Bruxelles, La Haye et Vienne. L'OEB a été créé dans l'objectif de renforcer la coopération sur les brevets en Europe. Grâce à sa procédure centralisée de délivrance de brevets, les inventeurs peuvent obtenir une protection par brevet de haute qualité dans non moins de 44 pays, couvrant un marché de quelque 700 millions de personnes. L'OEB fait aussi autorité au niveau mondial en matière d'information brevets et de recherche de brevets.