Projet de recherche « Odyssée des matériaux en feu extrême »

L'un des objectifs est d'élaborer des matériaux et des assemblages de matériaux possédant une faible inflammabilité, protégeant des substrats variés et limitant la propagation du feu. Il s'agira également de comprendre les effets de la microgravité sur le comportement au feu de polymères FR en plus des hauts flux de chaleur.

Ses travaux s'inscrivent dans la continuité du projet « FireBar-Concept » pour lequel le Professeur Bourbigot avait obtenu une bourse de l'ERC (European Research Council) en 2015 et qui visait à élaborer des matériaux et des assemblages de matériaux ayant une faible inflammabilité, protégeant les substrats et limitant la propagation de l'incendie.

De l'UMET à l'IUF : 30 années de recherche consacrées à accroître la résistance au feu des matériaux

Les travaux sur le feu et la résistance des matériaux de Serge Bourbigot font référence depuis de nombreuses années. Sa nomination à l'IUF en octobre 2020 vient distinguer l'excellence scientifique et académique de ses activités de recherche en chimie et matériaux.

Avec les 15 chercheurs de son équipe (enseignant-chercheurs, chercheurs, ingénieurs, doctorants et postdoctorants), il concentre ses travaux actuels sur la résistance et la réaction au feu des matériaux polymères, sa volonté étant d'élaborer de nouveaux matériaux qui ne s'enflamment pas en cas de stress et de développer les propriétés d'ignifugation de matériaux existants. Il travaille aussi à la modélisation des comportements des matériaux et du feu dans un environnement agressif et complexe, et au développement de méthodes de caractérisation et de mesures originales. Ses travaux se déclinent autour de deux axes : (i) Procédés d'élaboration de matériaux additivés et de revêtements (synergie et formulation, extrusion réactive, nanocomposite, spectrochimie) et (ii) Similitude et modélisation (réduction d'échelle et analyse dimensionnelle, analyse cinétique, modèle de pyrolyse).

Pour cela, le Professeur Bourbigot exploite le potentiel offert par les nouvelles techniques de simulation numérique qui permettent de toucher du doigt les limites de certaines idées et d'explorer d'autres champs d'investigation. En conceptualisant les protections au feu par des assemblages numériques et par la simulation, il peut définir et optimiser de nouveaux designs de multi-matériaux. Il aborde les aspects de similitude pour créer des scénarios 'feu' à échelle réduite. Cela lui apporte une grande flexibilité dans ses expériences et de la rapidité dans le développement de nouveaux matériaux performants.

Trois domaines plus particulèrement investis en 2021

En termes de domaines d'application, Serge Bourbigot et son équipe travaillent sur :

• le secteur du nucléaire - par exemple, pour contribuer à la longévité des centrales, ce qui requiert l'installation de systèmes et équipements spécifiques à base de matériaux adaptés au feu (clapets anti-feu, chatières, câbles ...) ;
• les batteries électriques telles celles installées dans les voitures ou les avions et qui nécessitent des protections spécifiques pour parer ou retarder le déclenchement de l'incendie en cas de prise de feu ;
• les milieux confinés où les charges thermiques croissent très vite et ont un très grand rayon d'action, sur des sites spécifiques type plateformes pétrolières ou raffineries où le feu se propage sous forme de jets, ou encore dans des espaces en microgravité comme au sein des fusées et de la station spatiale internationale.

Sur ce point, un projet multi-partenarial est en cours, mobilisant des équipes de Centrale Lille, de Sorbonne Université et de Aix-Marseille Université. Déposé auprès du CNES, il regarde comment se comportent des polymères retardés à la flamme agissant en phase gaz (libération de radicaux libres phosphorés) ou en phase condensée (phénomènes d'intumescence physique et chimique).

Diplômé de l'ENSCL (promotion 1990), Serge Bourbigot est docteur en spectrochimie, et habilité à diriger des recherches depuis 1993. Maître de conférences à l'ENSCL de 1995 à 1999, il devient professeur des universités en 1999 et rejoint l'ENSAIT de 1999 à 2003, avant de revenir à l'ENSCL en 2003 et depuis 2020 à Centrale Lille.

Rattaché à l'UMET (Unité Matériaux et Transformation, CNRS UMR 8207), il est responsable de l'axe de recherche dédié à l'ingénierie des systèmes polymères et pilote l'équipe sur la réaction et la résistance au feu des matériaux.

Il a participé au dépôt d'une dizaine de brevets.

Le 1er octobre 2020, il a été a été nommé membre Senior de l'IUF (Institut universitaire de France) pour 5 ans.