Recherche sur la protection contre l'incendie : des matériaux qui défient le feu
Schwer entflammbare Materialien sind überall dort unabdingbar, wo sich grosse Menschenmengen aufhalten. Die Empa entwickelt solche Werkstoffe für ganz unterschiedliche Anwendungen. Welche Hürden es dabei zu überwinden gilt, erklärt Empa-Forscher und Materialexperte Sabyasachi Gaan.
Sabyasachi Gaan, quand parle-t-on de matériaux difficilement inflammables et quand parle-t-on de matériaux non inflammables ?
Les termes «difficilement inflammable» et «ininflammable» sont souvent confondus, mais ils ont des significations très différentes. Les matériaux difficilement inflammables sont en principe combustibles, mais ne s'enflamment que difficilement. Cela retarde la propagation des incendies et laisse plus de temps pour l'évacuation des personnes et l'arrivée des pompiers. Les matériaux difficilement inflammables sont généralement des matériaux organiques. Certains le sont de manière inhérente, d'autres sont rendus difficilement inflammables, par exemple par des additifs, des imprégnations ou des revêtements. Les matériaux ininflammables, en revanche, sont généralement inorganiques, comme les pierres, le ciment, les métaux, les céramiques et le verre. Ils sont considérés comme ignifuges et offrent une excellente protection contre les incendies.
Où faut-il utiliser des matériaux ignifuges ?
Partout où des personnes se déplacent en public et où il y a un risque d'incendie, il faut une protection contre l'incendie : dans les immeubles de bureaux, les théâtres, les stades, les hôpitaux, etc. Le bâtiment lui-même ne doit pas être le seul à être difficilement inflammable, mais aussi le mobilier et l'aménagement intérieur. Les matériaux ignifuges sont également demandés dans les trains et les avions ainsi que dans l'industrie. En outre, les vêtements de protection pour les pompiers, la police, l'armée ainsi que certains secteurs industriels doivent bien entendu être difficilement inflammables.
Quels matériaux pour la protection contre l'incendie l'Empa développe-t-il ?
Dans mon groupe de recherche, nous travaillons sur les matériaux organiques. Nous avons déjà développé des revêtements pour le bois et des additifs pour les matériaux à base de bois. Nous nous intéressons également aux polymères difficilement inflammables, comme les mousses de polyuréthane, les fibres de polyester ou la résine époxy. Ils sont utilisés dans les endroits les plus divers, par exemple dans la construction, les transports et l'aménagement intérieur. D'autres groupes de recherche de l'Empa travaillent sur d'autres matériaux à base de bois ignifuges ainsi que sur des matériaux inorganiques ininflammables. Et pour aider les forces d'intervention dans la lutte contre les incendies, nous développons en outre à l'Empa des vêtements de protection efficaces et un «FireDrone» résistant à la chaleur.
Quels sont les défis à relever dans le développement de matériaux ignifuges ?
Il existe des défis techniques, économiques et environnementaux. Sans parler de la sécurité incendie, chaque nouveau matériau doit remplir l'objectif pour lequel il a été conçu. Si l'on rend un matériau difficilement inflammable, on modifie toujours d'autres propriétés. Il peut arriver que l'on améliore le comportement au feu, mais que l'on détériore la résistance aux intempéries ou la rigidité - ou que l'on rende le matériau plus difficile à travailler.
Ensuite, le nouveau matériau devrait être inoffensif pour l'homme et l'environnement. Le processus de fabrication doit lui aussi avoir un impact minimal sur l'environnement, en renonçant par exemple à certains solvants. Et enfin, le tout doit bien sûr être économique, c'est-à-dire ne pas coûter trop cher. Lors du développement de matériaux difficilement inflammables, nous nous trouvons à la croisée de ces trois facteurs. Pour trouver la meilleure solution, nous devons comprendre et prendre en compte l'application exacte du matériau.
Des projets forts
Les chercheurs de l'Empa développent des vêtements de protection pour les pompiers (1), des insonorisants filigranes et ininflammables (2), des matériaux en bois difficilement inflammables grâce à des enzymes de melon (3), des matériaux composites recyclables pour les avions et les trains (4) et le FireDrone (5), qui résiste à une chaleur extrême.
1. vêtements de protection
Les pompiers doivent être performants dans les zones dangereuses. Les chercheurs de l'Empa travaillent donc à réduire l'exposition au rayonnement thermique extérieur et au dégagement de vapeur à l'intérieur des vêtements de protection. Les mannequins intelligents et les jumeaux numériques sont des «partenaires de recherche» importants à cet égard. Outre les textiles isolants et thermo-réfléchissants, des systèmes d'alerte précoce intégrés sont développés pour informer en temps réel sur l'exposition et permettre des prédictions personnalisées sur la durée pendant laquelle les secouristes peuvent rester dans la zone de danger.
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2. les matériaux d'isolation
Mince, sur mesure et incombustible : des chercheurs de l'Empa ont développé, en collaboration avec l'entreprise de Cavis, de nouveaux types d'absorbants acoustiques en mousse minérale. Non seulement ils sont nettement plus minces que les matériaux traditionnels, mais ils peuvent aussi être conçus de manière ciblée pour différentes plages de fréquences. Comme ils sont presque entièrement fabriqués à partir de plâtre ou de ciment, ils ne sont pas inflammables et ne dégagent pas de gaz toxiques ou de particules nocives.
3. matériau en bois
Ce qui finit aujourd'hui le plus souvent dans le four pourrait demain protéger des maisons. Des chercheurs de l'Empa et de l'ETH Zurich ont trouvé un moyen de transformer la sciure de bois en un matériau hybride plus difficilement inflammable à l'aide d'un liant minéral cristallin. Pour parvenir à une liaison solide grâce à une cristallisation contrôlée, ils ont utilisé une enzyme extraite des pépins de pastèque. Le nouveau matériau de construction est ainsi non seulement robuste et ignifuge, mais il est également recyclable.
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4. les matériaux composites
Les avions et les trains de passagers sont soumis à des exigences strictes en matière de protection contre les incendies - et doivent en même temps être mécaniquement robustes et aussi légers que possible. Les matériaux composites renforcés de fibres de verre et de carbone répondent à ces exigences - mais ne sont guère recyclables jusqu'à présent. Des chercheurs de l'Empa ont réussi à fabriquer une nouvelle résine époxy qui est à la fois difficilement inflammable et recyclable. Dans le cadre d'un projet Innosuisse avec l'entreprise suisse Elantas, ils travaillent maintenant à la commercialisation de ce matériau.
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5. FireDrone
Les pompiers et les inspecteurs industriels doivent souvent travailler dans des conditions extrêmes, que ce soit pour évaluer les dangers, localiser les victimes ou inspecter les infrastructures. Le «FireDrone» doit être le premier drone à fournir des données en temps réel, même à des températures extrêmes, dans des zones à haut risque, trop dangereuses pour les hommes et les drones traditionnels. Développé à l'Empa et poursuivi par une spin-off, la nouvelle génération de drone combine une isolation en aérogel de polyimide résistant à la chaleur avec une robotique proche de la pratique.
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Sur la personne : Sabyasachi Gaan
Le scientifique de l'Empa Sabyasachi Gaan dirige l'équipe „Additives and Chemistry“ du laboratoire „Advanced Fibers“ à Saint-Gall. Il s'est notamment spécialisé dans la recherche sur les substances ignifuges.
