Le projet Hycoat, porté par les laboratoires GREMI (Orléans), GREMAN (Tours) et l’entreprise PHINIA (Blois), explore des solutions de revêtements multifonctionnels par procédés plasma et laser pour l’automobile et étudie leurs propriétés d’usage en conditions extrêmes. Une innovation au service de l’industrie automobile et au-delà.

Lancé en 2022, ce projet ambitieux, initié dans le cadre du programme ARD MATEX (Ambition Recherche et Développement Multi MATériaux en conditions EXtrêmes), est le fruit d'une collaboration entre les laboratoires GREMI à Orléans et GREMAN à Tours et l'entreprise PHINIA spécialisée dans la fabrication d’injecteurs automobiles à Blois. Ce projet Hycoat vise à développer des revêtements pour les injecteurs de moteur à combustion interne d’hydrogène.

« L’entreprise PHINIA travaille et développe depuis plusieurs années maintenant des solutions d’injection d’hydrogène pour les moteurs à combustion interne. L’injection et la combustion d’hydrogène dans les moteurs exposent nos injecteurs, et donc les matériaux et procédés qui les constituent à des sollicitations extrêmes de température et d’usure dans des conditions de faible lubrification. Ces nouvelles contraintes imposent de développer de nouveaux revêtements de surface avec des propriétés tribologiques compatibles avec l’hydrogène », explique Matthieu Amigou, Ingénieur matériaux chez l’équipementier automobile PHINIA.

« Les matériaux des injecteurs sont en acier à haute résistance mécanique, mais qu’il faut néanmoins protéger des conditions sévères de fonctionnement par des revêtements protecteurs contre le frottement et l’usure, détaille Caroline Richard, professeure à l’université de Tours. Nous faisons donc de l’ingénierie de surface, ce qu’on appelle la tribologie, avec l'objectif d’anoblir les matériaux qui constituent les pièces du système mécanique. » Ces matériaux extrêmes, qui sont des céramiques structurelles, protègent les pièces en acier des injecteurs produits par PHINIA.

Ce projet s’inscrit dans un contexte où l’hydrogène est présenté comme un vecteur énergétique prometteur. « Souvent, lorsqu’on parle de l'avenir de la voiture électrique, on pense aux batteries. Or celles-ci présentent quelques désavantages notamment en termes de ressources naturelles disponibles. L’hydrogène est une réelle alternative puisqu’il engendre moins de dépendance stratégique vis-à-vis de matériaux nobles et rares », explique Amaël Caillard, chercheur au CNRS. Toutefois, la production d’hydrogène reste énergivore, renforçant l’intérêt d’une production bas carbone, particulièrement pertinente en France, où la production d’électricité est quasiment décarbonée.

« Nous avons réalisé plusieurs séries de synthèse et nous sommes en phase d’amélioration des propriétés anti-frottement. Nous testons les pièces dans un tribomètre qui permet de se rapprocher des conditions réelles de fonctionnement des pièces. Nous évaluons la durabilité des pièces pour garantir leur efficacité dans un environnement réel », précise Amaël Caillard.

Au-delà de l’industrie automobile, les résultats de ces recherches sur les céramiques techniques pourront être appliquées dans d’autres domaines tels que la santé, pour les prothèses articulaires, par exemple.