Élaboration de matériaux innovants
Applications industrielles des fluides supercritiques et équipements de mise en œuvre

Depuis une vingtaine d'années, de nombreux travaux de recherche ont mis en œuvre les fluides supercritiques – principalement le CO₂ et l'eau – en vue de l'élaboration de « nouveaux matériaux » aux applications les plus variées.

• Extraction

  L'application industrielle la plus répandue semble être le déliantage des céramiques, réalisé par extraction du liant par le CO₂ supercritique, ce qui permet d'obtenir un objet très homogène sans formation de bulles et sans modification géométrique lors du traitement. Une autre application consiste à extraire les solvants résiduels de milieux poreux ou de poudres fines, comme les poudres métalliques élaborées en milieu non aqueux.

• Nettoyage et traitement de surface

  La substitution des solvants chlorés largement utilisés pour le nettoyage de pièces mécaniques a fait l'objet de très importantes études et plusieurs applications industrielles ont été développées. Ces travaux ont montré que si le CO₂ liquide ou supercritique est un solvant capable d'éliminer efficacement les huiles minérales, son pouvoir solvant est nettement inférieur à celui des solvants chlorés et, surtout, les temps de traitement plus longs et les possibilités réduites de fonctionnement « à la chaîne » limitent très fortement les cas où cette substitution est économiquement compétitive malgré le durcissement de la réglementation sur la mise en œuvre des solvants chlorés. Toutefois, un créneau intéressant d'utilisation du CO₂ consiste à réaliser dans une même opération le nettoyage de la surface et son traitement (revêtement).

  Les propriétés physico-chimiques particulières du CO₂ ont conduit à envisager son utilisation lors du traitement des wafers de silicium en microélectronique : ainsi, le séchage final de MEMS (Micro-Electro-Mechanical-Systems) est opéré dans de nombreuses installations, le CO₂ permettant une élimination complète des solvants organiques sans que les pièces mobiles ne restent collées. De plus, la pénétration des liquides classiquement utilisés est difficile dans les gravures nanométriques du fait des forces de capillarité, alors que le problème ne se pose pas avec une phase supercritique ; toutefois, là encore, le pouvoir solvant limité du CO₂ restreint le...