Aujourd'hui, les microsphères de verre creuses haute performance de Hainuo Technology ont de nouveau été présentées dans le *Science and Technology Daily* comme un « Chine innovante · Produit nouveau clé » !
En tant que première entreprise en Chine à posséder des droits de propriété intellectuelle indépendants et à réaliser une production à l'échelle industrielle, le procédé de fabrication propriétaire de Hainuo Technology a réussi à briser le monopole international, accélérant le rythme de la substitution nationale.
Le texte intégral du rapport est fourni ci-dessous, vous invitant à témoigner des capacités redoutables de cette entreprise de « matériaux légers chinois ».
Récemment, l'Administration nationale chinoise de la propriété intellectuelle a publié la « Liste des candidats aux entreprises de démonstration de propriété intellectuelle nationale (2025-2027) », avec Shanxi Hainuo Technology Co., Ltd. (ci-après dénommée « Shanxi Hainuo ») figurant sur la liste. En tant que première entreprise nationale à posséder des droits de propriété intellectuelle indépendants et à réaliser une production à l'échelle industrielle de microsphères de verre creuses haute performance (ci-après dénommées « microsphères creuses »), le procédé de fabrication propriétaire de Shanxi Hainuo a brisé les monopoles internationaux.
« Après plus d'une décennie de recherche et développement intensifs, nous avons développé avec succès un procédé de production de microsphères creuses », a expliqué Shen Pengzhan, président de l'entreprise. « Les performances globales des microsphères creuses produites selon ce procédé ont atteint des niveaux avancés à l'échelle internationale, certains modèles étant leaders mondiaux dans des indicateurs clés tels que la résistance à la compression et la distribution granulométrique. »
Les microsphères creuses sont des sphères creuses de taille micrométrique fabriquées à partir de verre borosilicaté alcali-calcique ; elles sont remplies d'un gaz inerte, ont une paroi extérieure extrêmement fine, et sont extrêmement légères mais très résistantes à la compression. Trente-huit millions de microsphères creuses ne pèsent qu'un gramme, avec une résistance à la compression maximale dépassant 180 mégapascals. Grâce à leurs caractéristiques principales d'être légères mais de haute résistance, isolantes thermiquement, résistantes à la corrosion et ayant une faible constante diélectrique, les microsphères creuses sont devenues un matériau clé indispensable dans la chaîne de valeur de l'industrie des matériaux composites avancés, avec un large éventail d'applications.
Matériaux spécialisés essentiels pour l'extraction de pétrole en mer
Récemment, sur une base opérationnelle de China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) dans l'est de la mer de Chine méridionale, des tiges de forage pénétraient dans des eaux de plus d'un kilomètre de profondeur. Les opérateurs sur place ont expliqué qu'une fois le forage terminé, un coulis de ciment contenant des microsphères creuses serait injecté dans l'espace annulaire entre le puits et la formation rocheuse environnante, formant un anneau de ciment de faible densité et de haute résistance à la compression qui améliore la qualité du cimentage et assure la sécurité du développement pétrolier et gazier.
« C'est une étape cruciale dans l'exploration et le développement pétrolier et gazier en eaux profondes. Dans le cimentage en eaux profondes, l'utilisation de coulis de ciment conventionnels de haute densité peut facilement fracturer les formations fragiles du fond marin, entraînant une perte de fluide de forage », a déclaré Shen Pengzhan. « L'ajout d'une certaine proportion de microsphères creuses au coulis de ciment lui confère une faible densité et une haute résistance à la compression, répondant aux exigences techniques du cimentage des puits offshore en eaux profondes. »
Pendant longtemps, les microsphères creuses utilisées dans l'extraction pétrolière en Chine devaient être importées de l'étranger. « Plus de 75 % de la part de marché intérieure était monopolisée par des produits étrangers, et les entreprises étrangères imposaient des embargos technologiques stricts, surveillant l'utilisation de leurs produits et exigeant le retour des matériaux inutilisés et des chutes », a admis Zhao Huilong, secrétaire du conseil d'administration de Shanxi Hainuo.
En 2015, Shanxi Hainuo a réalisé une percée dans la production de masse de microsphères creuses, qui ont été immédiatement fournies aux bases d'exploitation pétrolière offshore de China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) en eaux peu profondes. Les volumes d'approvisionnement ont augmenté d'année en année, passant de 80 tonnes pendant la phase d'essai à des centaines puis des milliers de tonnes, s'étendant à toutes les profondeurs d'eau opérationnelles. À ce jour, Shanxi Hainuo a fourni plus de 10 000 tonnes de microsphères creuses, réalisant un approvisionnement à 100 % des microsphères de verre creuses spécialisées de CNOOC pour les opérations de cimentage.
« Les microsphères creuses que nous produisons sont à la hauteur des produits étrangers en termes de performance, mais ne coûtent qu'un tiers du prix des importations », a déclaré Shen Pengzhan. « Plus important encore, nous avons obtenu un contrôle indépendant sur les technologies clés dans le domaine des matériaux de cimentage pour le pétrole offshore. »
Des dizaines de milliers d'expériences pour résoudre les défis industriels
En octobre 2023, la China National Petroleum and Chemical Industry Federation a certifié que « l'ingénierie technologique et l'application de microsphères de verre creuses pour le cimentage du pétrole offshore » de Shanxi Haino avaient atteint un niveau internationalement leader.
En tant que matériau haute performance pour le cimentage du pétrole offshore, la production à l'échelle industrielle de microsphères de verre creuses n'est pas une mince affaire. « Lorsque nous sommes entrés dans ce domaine, nous avons été confrontés au dilemme des embargos technologiques étrangers et à l'absence de précédents nationaux pour l'industrialisation ; nous nous sommes retrouvés dans une situation de « trois non » : pas de plans techniques, pas d'équipement prêt à l'emploi et pas de personnel spécialisé », a rappelé Shen Pengzhan. Il a financé la création d'une équipe de recherche et développement, en commençant par un essai de 5 kilogrammes pour mettre au point le procédé de production industrielle.
En 2009, à l'usine de Shanxi Hainuo, nichée au cœur des montagnes Taihang, l'équipe de R&D mélangeait des matières premières telles que le dioxyde de silicium dans une boue et, après des processus tels que le broyage, l'homogénéisation et la cuisson, attendait la création des microsphères creuses. Lorsque le four de sphéronisation à haute température a été allumé pour la première fois puis refroidi, le résultat a été un tas de microsphères de verre solides ou agglomérées. « Passer de l'expérimentation à la production industrielle, traduire la recherche en résultats pratiques n'est pas plus facile que la recherche théorique », a déclaré Shen Pengzhan. « Même la moindre déviation dans le rapport des matières premières pour les microsphères creuses peut entraîner des produits finis radicalement différents ; si la température de frittage est seulement de quelques degrés Celsius plus élevée, la structure creuse peut s'effondrer. »
Des piles de cahiers jaunis contenant des données expérimentales s'élevaient haut, tandis que des piles de produits défectueux pesaient lourdement sur leur moral. Grâce à des essais répétés et à des ajustements de paramètres – progressant d'essais à petite échelle à des essais à grande échelle et à des dizaines de milliers de tentatives d'essais et d'erreurs – l'équipe de R&D, par un travail acharné, a identifié toutes les données et tous les processus clés requis pour la production industrielle de microsphères creuses d'ici 2012 : préparation d'une boue de matières premières multi-composants, formation de corps verts par granulation par pulvérisation de précision, puis renforcement instantané en billes à l'aide d'une flamme à haute température.
Cependant, la percée dans le procédé de production n'était que la première étape. Les dizaines d'équipements spécialisés requis pour la production de microbilles creuses n'étaient pas disponibles en Chine à l'époque ; tout, de l'équipement de séchage au four de granulation principal, devait être développé en interne. Pour un seul séchoir fabriqué sur mesure, l'équipe de R&D s'est rendue jusqu'à Jiangsu, travaillant avec les techniciens du fabricant pour affiner le prototype six ou sept fois avant de réussir. « En tant qu'équipement clé, le four de granulation devait être capable de contrôler précisément la flamme dans la plage de 600 à 1 000 °C pour assurer que les microbilles creuses traversent la flamme uniformément », a déclaré Zhao Huilong. « Nous avons établi les plans de conception et guidé un fabricant du sud tout au long du processus de production ; il a fallu des dizaines de cycles de révision avant de produire enfin un four qui répondait à nos spécifications. »
En partant de zéro et en augmentant progressivement, Shanxi Haino est passé d'essais de 5 kilogrammes à des essais à petite échelle impliquant des centaines de kilogrammes, puis à des essais pilotes à l'échelle de la tonne, adoptant une approche « d'augmentation progressive par étapes » pour relever les défis tels que l'adaptation des équipements pour les microsphères creuses et la stabilisation des processus un par un. En 2015, Shanxi Haino a établi la première ligne de production industrielle de Chine, et en 2023, elle a achevé la seule ligne de production à l'échelle de 10 000 tonnes métriques du pays.
Avancer dans l'océan bleu des applications de microsphères creuses
« Le parc industriel de nouveaux matériaux de microsphères creuses haute performance Hainuo que nous construisons dans la zone de développement économique de Gaoping, Shanxi, a été inclus dans la liste des projets provinciaux clés de Shanxi pour cette année. Avec l'aide des autorités compétentes, le terrain pour le projet a été sécurisé. Nous finalisons actuellement les procédures préliminaires, telles que l'évaluation de l'impact environnemental et l'évaluation de l'efficacité énergétique, et la construction débutera bientôt », a déclaré Zhao Huilong.
Cette année, Shanxi Hainuo investit 750 millions de yuans dans la construction du parc industriel, qui a une capacité de production conçue de 30 000 tonnes et devrait être achevé et mis en service l'année prochaine. « Notre capacité de production annuelle actuelle s'élève à 15 000 tonnes ; avec l'ajout de ces 30 000 tonnes, le parc industriel deviendra la plus grande base de production intelligente de microsphères creuses au monde », a déclaré Zhao Huilong. Il a ajouté qu'une fois le parc industriel achevé, les microsphères creuses ne seront pas seulement utilisées dans l'extraction pétrolière, mais devraient également trouver des applications dans des secteurs tels que l'aérospatiale et l'électronique.
À cette fin, Shanxi Hainuo a établi un cadre de recherche et développement comprenant « alliances – instituts de recherche – centres d'ingénierie – postes de travail », formant une matrice complète industrie-académie-recherche-application couvrant la recherche fondamentale, la transformation de l'ingénierie et le soutien industriel, faisant ainsi progresser continuellement l'innovation dans la recherche et le développement de microsphères creuses.
Les microsphères creuses de Shanxi Hainuo s'étendent dans des domaines tels que l'intelligence artificielle, les semi-conducteurs, l'économie de basse altitude et la construction moderne. « Nous avons également développé neuf nouveaux produits faisant leurs débuts sur le marché, notamment des matériaux de flottabilité solide à base de microsphères creuses, des matériaux composites de type bois en polyuréthane usinables, et des microsphères de verre creuses haute performance avec une faible granulométrie et une faible constante diélectrique spécialement conçues pour les applications 5G », a déclaré Shen Pengzhan. Il a ajouté que plusieurs produits ont été validés pour une application à grande échelle par des entreprises leaders dans plusieurs secteurs, servant directement des clients tels que BYD et la China Aerospace Science and Industry Corporation.
Shanxi Haino est une entreprise de niveau national « Spécialisée, Raffinée, Unique et Innovante » (SRUI) de type « Petit Géant » spécialisée dans la production de microsphères creuses, avec pour objectif de « devenir une entreprise leader mondiale dans les nouveaux matériaux de microsphères ». Shen Pengzhan a déclaré : « Nous avons l'intention de continuer à approfondir notre expertise dans le domaine des nouveaux matériaux de microsphères creuses, jetant ainsi une base solide de nouveaux matériaux pour la sécurité des industries stratégiques de la nation ! »
Source : Science and Technology Daily
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