Aujourd'hui, les microsphères de verre creuses haute performance de Hainuo Technology ont une fois de plus été présentées dans le *Science and Technology Daily* en tant que « Nouveau produit clé innovant en Chine » !
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 processus de fabrication exclusif 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 formidables capacités de cette entreprise de « matériaux légers chinois ».
Récemment, l'Administration nationale de la propriété intellectuelle de Chine a publié la « Liste des candidats pour les entreprises nationales de démonstration de propriété intellectuelle (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 parvenir à une production à l'échelle industrielle de microsphères de verre creuses de haute performance (ci-après dénommées « microsphères creuses »), le processus de fabrication exclusif 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 la société. « Les performances globales des microsphères creuses produites à l’aide de ce procédé ont atteint des niveaux avancés au niveau international, certains modèles étant en tête du monde dans des indicateurs de base tels que la résistance à la compression et la distribution granulométrique. »
Les microsphères creuses sont des sphères creuses de la taille d'un micron fabriquées à partir de verre borosilicaté alcali-calcique ; ils sont remplis d'un gaz inerte, ont une paroi extérieure extrêmement fine et sont extrêmement légers mais très résistants à la compression. Trente-huit millions de microsphères creuses pèsent seulement 1 gramme, avec une résistance à la compression maximale dépassant 180 mégapascals. Grâce à leurs principales caractéristiques de légèreté mais de haute résistance, d'isolation thermique, de résistance à la corrosion et de faible constante diélectrique, les microsphères creuses sont devenues un matériau clé indispensable dans la chaîne industrielle des matériaux composites avancés, avec une large gamme d'applications.
Matériaux spécialisés essentiels à l’extraction pétrolière offshore
Récemment, dans une base opérationnelle de la China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) dans l’est de la mer de Chine méridionale, des tiges de forage avançaient 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 sera injecté dans l'espace annulaire entre le puits de forage et la formation rocheuse environnante, formant un anneau de ciment de faible densité et à haute résistance à la compression qui améliore la qualité de la cimentation et assure la sécurité du développement pétrolier et gazier.
"Il s'agit d'une étape cruciale dans l'exploration et le développement du pétrole et du gaz en haute mer. Dans la cimentation en eau profonde, l'utilisation de coulis de ciment conventionnel à 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 résistance élevée à la compression, répondant aux exigences techniques pour la cimentation des puits offshore en eaux profondes."
Pendant longtemps, les microsphères creuses utilisées dans l’extraction pétrolière en Chine ont dû être importées de l’étranger. « Plus de 75 % de la part du marché intérieur était monopolisée par les produits étrangers, et les entreprises étrangères imposaient des embargos technologiques stricts, surveillant l'utilisation de leurs produits et obligeant le retour des matériaux et chutes inutilisés », 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'opérations pétrolières offshore de la China National Offshore Oil Corporation (CNOOC) dans des 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 pour couvrir toutes les plages opérationnelles de profondeur d'eau. À ce jour, Shanxi Hainuo a fourni plus de 10 000 tonnes de microsphères creuses, réalisant ainsi un approvisionnement à 100 % en microsphères de verre creuses spécialisées de CNOOC pour les opérations de cimentation.
« Les microsphères creuses que nous produisons sont comparables aux produits étrangers en termes de performances, 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 cimentation pétrolière offshore.»
Des dizaines de milliers d'expériences pour résoudre les défis industriels
En octobre 2023, la Fédération nationale chinoise de l'industrie pétrolière et chimique a certifié que la « technologie d'ingénierie et l'application de microsphères de verre creuses pour la cimentation du pétrole offshore » du Shanxi Haino avaient atteint un niveau de premier plan au niveau international.
En tant que matériau haute performance pour la cimentation 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 de l'absence de précédents nationaux en matière d'industrialisation ; nous nous sommes retrouvés dans une situation de 'trois non' : pas de dessins techniques, pas d'équipements prêts à l'emploi et pas de talents spécialisés", 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 processus de production industrielle.
En 2009, dans l'usine de Shanxi Hainuo, au cœur des montagnes de Taihang, l'équipe R&D a mélangé des matières premières telles que du dioxyde de silicium dans une bouillie et, après avoir subi des processus tels que le broyage, l'homogénéisation et la cuisson, a attendu la création des microsphères creuses. Lorsque le four de sphérisation à haute température était d'abord allumé puis refroidi, le résultat était 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. "Le moindre écart dans la proportion de matières premières pour les microsphères creuses peut donner lieu à des produits finaux très différents ; si la température de frittage est supérieure de quelques degrés Celsius seulement, la structure creuse peut s'effondrer."
Les piles de cahiers jaunis contenant des données expérimentales s'élevaient, tandis que des piles de produits défectueux pesaient lourdement sur leur moral. Grâce à des essais répétés et à des ajustements de paramètres - passant d'essais à petite échelle à des essais à grande échelle et des dizaines de milliers de tentatives d'essais et d'erreurs - l'équipe R&D, grâce à un travail acharné, a identifié toutes les données et processus clés requis pour la production industrielle de microsphères creuses d'ici 2012 : préparer une suspension de matières premières à plusieurs composants, former des corps verts via une granulation par pulvérisation de précision, puis les renforcer instantanément en billes à l'aide d'une flamme à haute température.
Cependant, la percée dans le processus de production n’était qu’une première étape. Les dizaines d’équipements spécialisés nécessaires à la production de microbilles creuses n’étaient pas disponibles en Chine à l’époque ; tout, depuis l'équipement de séchage jusqu'au four de granulation central, a dû être développé en interne. Pour un seul séchoir fabriqué sur mesure, l'équipe R&D s'est rendue jusqu'au Jiangsu, travaillant avec les techniciens du fabricant pour affiner le prototype six ou sept fois avant de réussir. « En tant qu'élément central de l'équipement, le four de granulation devait être capable de contrôler avec précision la flamme dans la plage de 600 à 1 000 °C pour garantir que les microbilles creuses traversent la flamme de manière uniforme », a déclaré Zhao Huilong. "Nous avons élaboré les plans de conception et guidé un fabricant du sud tout au long du processus de production ; il a fallu des dizaines de séries de révisions avant de finalement produire un four répondant à nos spécifications."
Partant de zéro et progressant 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 d'une tonne, en adoptant une approche de « mise à l'échelle étape par étape » pour relever des défis tels que l'adaptation de l'équipement aux 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 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 de Hainuo que nous construisons dans la zone de développement économique de Gaoping, Shanxi, a été inclus dans la liste des projets clés au niveau provincial du 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 commencera sous peu", 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 prévue 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 terminé, 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 « des alliances – instituts de recherche – centres d’ingénierie – postes de travail », formant une matrice complète industrie-université-recherche-application couvrant la recherche fondamentale, la transformation technique et le soutien industriel, faisant ainsi progresser continuellement l’innovation dans la recherche et le développement des microsphères creuses.
Les microsphères creuses du Shanxi Hainuo se développent dans des domaines tels que l'intelligence artificielle, les semi-conducteurs, l'économie à basse altitude et la construction moderne. « Nous avons également développé neuf nouveaux produits qui font leurs débuts sur le marché, notamment des matériaux de flottabilité solides à microsphères creuses, des matériaux composites de type bois en polyuréthane usinables et des microsphères de verre creuses hautes performances avec une faible taille de particules 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 nationale « spécialisée, raffinée, unique et innovante » (SRUI) « petit géant » spécialisée dans la production de microsphères creuses, dans le but de « devenir une entreprise leader mondial dans le domaine des nouveaux matériaux de microsphères ». Shen Pengzhan a déclaré : « Nous avons l'intention de continuer à approfondir notre expertise dans le domaine des nouveaux matériaux à microsphères creuses, établissant ainsi une base solide de nouveaux matériaux pour la sécurité des industries stratégiques du pays !
Source : Quotidien de la science et de la technologie
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