Gratte-ciel, ponts, bateaux, avions, voitures - tout ce que l’homme crée se dégrade tôt ou tard. L’usure du temps s’appelle la corrosion, et rien ne l’arrête.
La lutte contre la corrosion est par conséquent coûteuse : tous les pays réunis investissent chaque année environ 3,5 pour cent du produit intérieur brut mondial dans la protection contre la corrosion, soit environ 4000 milliards de dollars américains. Un marché énorme. Et un problème gigantesque.
Les chercheurs de Markus Niederberger et Walter Caseri du laboratoire des matériaux multifonctionnels présentent désormais une nouvelle solution : ils ont développé ces dernières années une matière plastique qui pourrait fortement améliorer et simplifier la protection contre la corrosion. Ce matériau miracle s’appelle poly(phénylèneméthylène), en abrégé PPM.
Ce nouveau matériau anticorrosion fait d’une pierre plusieurs coups. Mélangé à une peinture et chauffé, le PPM peut être vaporisé sur une surface et se solidifie. Le polymère signale les trous et les fissures dans la couche de protection par l’absence de fluorescence.
De plus, il répare lui-même les dommages sans aucune intervention extérieure. Et à la fin de la durée de vie d’un produit, le polymère peut être entièrement détaché et recyclé avec une perte de matériau minime. Le produit recyclé peut être appliqué sur une autre surface sans perdre les propriétés et fonctions spécifiques du polymère.
Le hasard a aidé
Au début du développement, il y a eu un pur hasard. Il y a une dizaine d’années, des chercheurs du laboratoire de Niederberger travaillaient sur la production de nanoparticules dans un solvant organique spécial. Dans certaines conditions, le solvant s’est solidifié, il s’est polymérisé. "C’était involontaire et indésirable", se souvient le professeur de l’EPFZ. "Au début, nous ne savions d’ailleurs pas quoi en faire".Mais ils ont ensuite découvert que le polymère créé par hasard, appelé PPM, présentait, outre sa grande stabilité thermique, une autre propriété intéressante : il était fluorescent alors que, selon les idées reçues, il ne devrait pas l’être du tout - et ils l’ont développé de manière ciblée. Un doctorant a d’abord amélioré la synthèse du polymère. Ensuite, son successeur, le doctorant Marco D’Elia, a été chargé de trouver une application judicieuse pour le PPM.
"Et il a accompli cette mission avec brio", se réjouit Walter Caseri, qui a encadré D’Elia. Ses contacts avec les spécialistes de la corrosion de l’Università degli Studi di Milano se sont également avérés fructueux.
Facile à appliquer, polyvalent
Enfin, le polymère répare de lui-même les dommages du revêtement. "Les mécanismes d’autoréparation sont très demandés, mais il est très difficile de les obtenir et les bonnes solutions sont rares jusqu’à présent", souligne Caseri. Pour parvenir à l’autoréparation, on utilise généralement des additifs chimiques qui, avec le temps, sont chassés du polymère et se retrouvent dans l’environnement. Ce n’est pas le cas du PPM : "Ce matériau ne nécessite aucun additif", souligne le professeur titulaire.
Le PPM est également plus durable que les matériaux anticorrosion existants, car il peut être entièrement détaché et recyclé à la fin de la vie du produit. Certes, un peu de matériau polymère est perdu, mais le taux de recyclage est très élevé (95 %). Lors de leurs tests, les chercheurs ont pu réutiliser le matériau cinq fois.
Des études sur la durabilité de la protection anticorrosion à base de PPM montrent en outre que le polymère est plus performant que les matériaux anticorrosion à base d’époxy, tant en termes d’impact sur l’environnement que sur la santé humaine. "Au final, il n’y a que deux solutions d’élimination pour les résines époxy : L’incinération ou la mise en décharge", explique Marco D’Elia. "Notre produit emprunte la troisième voie : celle du recyclage".
"Un projet qui montre la polyvalence de la science des matériaux "
La protection anticorrosion en PPM n’est toutefois pas totalement inoffensive pour l’environnement. "Les produits synthétiques ont toujours un impact. Mais si l’on choisit la bonne procédure, on peut les limiter fortement", explique l’ancien doctorant, qui espère une commercialisation de la protection anticorrosion.Les chercheurs ont déposé une demande de brevet pour leur invention. Il est encore en suspens. En outre, ils sont actuellement à la recherche d’un partenaire industriel qui pourrait développer le produit, le fabriquer à grande échelle et le commercialiser. Au vu du volume du marché mondial, D’Elia estime que le potentiel est très important. "Notre technologie est assez avancée, mais pour pouvoir vendre un produit, nous devons encore l’améliorer", dit-il.
Walter Caseri, quant à lui, est fier de ce qui a été accompli. La synthèse chimique, la caractérisation de la structure moléculaire et l’étude des propriétés du matériau, comme la fluorescence, qui n’était pas attendue pour ce type de polymère, montrent "toute la polyvalence de la science des matériaux".
La technique de fabrication, également un pilier important de son département, a également été mise à contribution. "Et maintenant, nous avons une application formidable. Nous avons couvert tous ces éléments fondamentaux de la recherche sur les matériaux avec ce projet", rapporte Caseri avec enthousiasme.
De plus, cela montre l’importance de la coopération internationale. Dans ce projet, les chercheurs ont travaillé avec des universités partenaires en Espagne, en Autriche, en Italie et en Grande-Bretagne.
