création de l’activité polymère et installation à sophia antipolis

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Le CEMEF est créé en 1974 et Pierre Baqué nommé à sa tête. A son départ pour l’industrie, en mars 1975, c’est Pierre Avenas qui est choisi pour reprendre le flambeau et préparer le déménagement à Sophia Antipolis.

Si Pierre Baqué crée l’activité mise en forme des métaux, Pierre Avenas lancera l’activité polymère de manière tout aussi originale.


Voici les début du CEMEF vus par Pierre Avenas.

de la métropole à la technopole

L’évocation des débuts du CEMEF me rappelle mes premières rencontres en 1967 avec ceux qui ont été les fondateurs de la recherche à l’École des Mines de Paris : Pierre Laffitte, fondateur et bâtisseur de la recherche de l’École, en particulier à Sophia Antipolis, Pierre-Marie Fourt, qui a défini le concept de « recherche orientée » et a structuré l’axe matériaux de l’Ecole, et Michel Sindzingre, alors directeur du centre des Matériaux de Corbeil. Ce dernier nous avait en une phrase donné une orientation nouvelle : « l’École des Mines a une longue tradition dans la métallurgie, il faut maintenant s’intéresser aussi aux matériaux de synthèse ». Comme vous le savez, ces matériaux, appelés aujourd’hui plus simplement polymères, ont pris depuis un essor considérable, en particulier sous la forme de matières plastiques.

P.Avenas_sophia4.jpg L’Ecole des Mines de Paris à Sophia Antipolis en 1977

Il s’agissait donc de créer l’activité polymères de l’Ecole des Mines de Paris. Le problème était de la bien situer par rapport aux équipes qui existaient à l’époque en France, tout en recherchant le maximum de synergie avec les autres activités de l’Ecole des Mines. De nombreux contacts industriels (en particulier avec l’industrie chimique française, très morcelée à l’époque, et largement regroupée depuis, principalement chez Total Pétrochimie et Arkema dans le domaine des polymères) et des missions à l’étranger (surtout aux Etats-Unis et en Allemagne) permirent de structurer les idées. A l’Ecole des Mines, les discussions et le soutien amical de Pierre Baqué, qui venait de créer le groupe de mise en forme des métaux, furent une aide précieuse. Le groupe de recherche sur les polymères naquit en 1971.

Quels furent les thèmes retenus ? Non pas la chimie de polymérisation, thème primordial, mais qui était très largement traitée dans un assez grand nombre de centres de recherche des universités et des grandes écoles existant en France à l’époque. Mais au contraire, la physique et la mécanique des polymères, domaines beaucoup moins étudiés à l’époque dans les écoles et les universités, en tout cas beaucoup moins en France qu’en Allemagne et aux Etats-Unis.

La synergie avec les autres activités de l’Ecole conduisit à privilégier deux orientations :

  • La thermomécanique des procédés de mise en forme des polymères, qui permettrait de nombreuses analogies entre le laminage des métaux et le calandrage des polymères, l’extrusion des métaux et des polymères, le forgeage des métaux et le moulage des polymères ;
  • Les relations mise en forme-structure-propriétés des polymères semi-cristallins, qui permettraient de nombreuses analogies entre structures cristallographiques des métaux et des polymères, avec des outils d’analyse et d’observation communs.


Une bonne synergie entre les recherches sur les métaux et les polymères avait donc été trouvée, et ceci reste aujourd’hui une originalité et un point fort du CEMEF.


Parmi tous les chercheurs qui ont partagé avec moi l’aventure du démarrage des polymères à l’Ecole des Mines, ce dont je les remercie encore aujourd’hui, j’évoquerai mes deux principaux « successeurs » dans le domaine des polymères :

  • Jean-François Agassant, après un démarrage de pionnier lors de son travail de thèse sur le calandrage du PVC, a su prendre une place de premier plan international dans la recherche industrielle sur les polymères. Notre amicale collaboration s’est poursuivie après mon départ du CEMEF, en particulier à travers un ouvrage qui évolue au fil des éditions (Mise en forme des polymères, approche thermomécanique de la plasturgie, 4e édition en 2014), avec les contributions successives de Jean-Philippe Sergent, Pierre Carreau, Bruno Vergnes et Michel Vincent.
  • Jean-Marc Haudin, immédiatement à l’issue de sa thèse en métallurgie, a accepté de sauter le pas en se lançant dans la cristallisation… des polymères. C’était un changement important que de quitter le métal, matériau ancestral et traditionnel de l’Ecole des Mines, pour le polymère, matériau tout nouveau à l’Ecole, et qui était encore loin au début des années 1970, de sa notoriété actuelle. »»lire l’interview de Jean-Marc Haudin

C’est également un changement majeur qu’a accepté d’accomplir Jean-Loup Chenot qui, passant définitivement de la mécanique quantique à la mécanique des milieux continus, est venu au CEMEF en 1975 à Paris, pour finalement prendre ma succession en 1979 à Sophia Antipolis. Jean-Loup Chenot a apporté et développé au CEMEF une grande compétence en calcul numérique (que montre par exemple le succès international du logiciel Forge) en synergie avec les approches physique et physico-chimique, telles que celles d’Éric Felder et François Delamare en tribologie. Il avait été décidé en 1974 d’implanter le tout nouveau CEMEF à Sophia Antipolis. Le déménagement eut lieu en septembre 1976, non sans difficultés de tous ordres, mais dans l’enthousiasme et avec la satisfaction d’accomplir un travail de pionniers.

P.Avenas_sophia1.jpg Photo de gauche, et de gauche à droite : P. Avenas, Directeur du CEMEF, Y. Rouchaleau, Directeur du CMA et B. Capitant, Délégué de l’Ecole des Mines de Paris-site de Sophia Antipolis.

Je terminerai cette évocation des premières années du CEMEF par quelques réflexions sur les objectifs que nous nous étions fixés il y a 45 ans dans le domaine des polymères, comparés à la réalité d’aujourd’hui.

Tout d’abord, en 1970, les études de prévision sur les polymères considéraient en général qu’il n’y aurait probablement pas de polymères nouveaux développés à grande échelle dans les décennies à venir, mais plutôt un développement des polymères existants avec un grand nombre d’applications nouvelles.

Dans les grandes lignes, ceci s’est assez bien vérifié. Le volume global d’utilisation des polymères a considérablement augmenté : ainsi, en quarante ans, la production mondiale de matières plastiques a été multipliée par plus de six (à titre de comparaison, dans la même période, la production mondiale d’acier a stagné longtemps avant de croître à nouveau dans les années 2000, pour atteindre un peu plus de deux fois le niveau d’il y a quarante ans). Mais aucun très grand polymère vraiment nouveau n’est apparu. En revanche, les adaptations de polymères par formulation, mélange, modification chimique, se sont multipliées en relation avec la mise en forme et les applications des produits. Ceci a certainement amené le monde industriel de la production à la transformation des polymères, à privilégier les questions de mise en forme et le positionnement du CEMEF dans ce domaine s’est avéré porteur d’avenir.

D’autre part, ces travaux sur la mise en forme sont généralement des études de compréhension des phénomènes, qui constituent souvent la plus grande partie de l’activité des centres de recherche. Cette activité de compréhension et d’optimisation est d’ailleurs précieuse pour l’industrie qui en a grand besoin.

P.Avenas_polymeres.jpg A gauche : obtention de morphologies fibreuses de polyéthylène à l’aide d’un rotor tournant dans un bécher. Au-delà d’une certaine vitesse de rotation, il y a formation de tourbillons de Taylor, qui créent des écoulements élongationnels locaux étirant les macromolécules
A droite, détail de la morphologie fibreuse : le chiche-kébab (anglais : shish-kebab)

Mais un centre de recherche doit aussi s’efforcer de concrétiser des innovations plus marquées en termes de produit. De ce point de vue, j’ai eu réellement deux rêves technologiques au tout début du groupe en 1971.

Le premier, ce fut celui de réaliser un nouveau type de presse à injecter les matières plastiques. L’idée de départ était en fait celle d’Henrik Prus, maintenant disparu, et à qui je rends hommage. Il était le génial fondateur d’une PME produisant toujours aujourd’hui des presses à injecter. C’est aux Etats-Unis, à Princeton le 1er septembre 1971, que j’ai entendu parler de lui et de son idée de presse sans vis. Après une visite que je lui ai faite, à Bourg-la-Reine, un samedi matin de fin 1971, nous avons mis au point une collaboration (avec une aide de la DGRST de l’époque). Là encore, la foi des chercheurs qui ont travaillé sur ce projet a été déterminante : Pierre-Alain Hacq, René Boisson, Alain Lévêque, Jo Genna, puis Jean-Pierre Villemaire et bien sûr Jean-François Agassant qui a suivi et animé le développement du projet. La presse à injecter ne fut jamais mise au point, mais il y eut une idée dérivée : un rhéomètre original, que nous avons appelé Rhéoplast (aujourd’hui RhéoArt) et dont six exemplaires ont été vendus dans le monde… Donc une réelle innovation en termes de produit après des années d’efforts ! Dernier événement : la vente d’un RhéoArt pour la production de pâte de poisson (type surimi). Un retour à l’agro-alimentaire, abordé 40 ans plus tôt, lorsque Bruno Vergnes et moi avions travaillé sur la rhéologie de l’amidon, avec l’INRA. C’est d’ailleurs un peu à la suite de cette première incursion dans les polysaccharides que Patrick Navard s’est lancé dans le domaine de la cellulose, et a ensuite développé avec un grand succès l’association EPNOE.

P.Avenas_rheoplast-rheoart.jpg Rhéoplast et Rhéoart

Le deuxième rêve était dans le domaine des cristaux de polymères. Il part du principe suivant : un monocristal parfait de polyéthylène, comportant des chaînes macromoléculaires parfaitement étirées dans une direction, aurait une rigidité supérieure à celle de l’acier dans le sens des molécules, avec une densité de l’ordre de 1. Cela pourrait donc constituer une structure de fibre à très haut module, ayant des propriétés comparables à celles des fibres de carbone ou des fibres aramides. Objectif prometteur. Hélas ! Les macromolécules de polyéthylène, poussées par une entropie irrésistible, sont extrêmement réticentes à l’idée de s’étirer complètement, et toutes ensemble, dans une seule direction. La structure vedette était alors celle dite en chiche-kebab, étudiée notamment par Albert J. Pennings chez DSM (le feu CdF Chimie néerlandais), avec qui j’avais pris contact dès 1971. Cette fibre théorique ne fut jamais mise au point… Cependant, la société DSM a persévéré, pour finalement lancer en 1990 une fibre en polyéthylène à haut poids moléculaire, dont le module élastique est extrêmement élevé : c’est la fibre Dyneema, obtenue par cristallisation sous étirage à l’état de gel, et qui rencontre désormais un marché non négligeable dans la fabrication des fils et cordages (pour la pêche, le gréement des bateaux, le sport…).

Le CEMEF lui-même a été un rêve. Puis son implantation à Sophia Antipolis en a été un deuxième. Ces rêves sont devenus réalités grâce à tous ceux qui ont travaillé et travaillent encore dans ce centre, dirigé désormais par Élisabeth Massoni, et à qui je souhaite un avenir fructueux.



P.Avenas_id3.jpg Pierre Avenas sera Directeur du CEMEF de mars 1975 à otobre 1979. Il quitte le centre pour prendre des fonctions de Directeur de la R&D Chimie chez Total. C’est alors Jean-Loup Chenot qui est nommé Directeur du CEMEF.