Notice sur les travaux scientifiques

Paul Laffite

Professeur à la faculté des sciences de Nancy

INTRODUCTION

Entré en 1920 au laboratoire d'Henry LE CHATELIER à la Sorbonne j'y suis resté jusqu'en 1929, c'est-à-dire jusqu'à ma nomination à Nancy. C'est dans ce laboratoire que j'acquis ma formation scientifique sous l'influence du Maître éminent qui le dirigeait et dont je fut l'assistant à partir de 1923.

De plus, comme je l'ai déjà dit, je fus auparavant — mais dans le même laboratoire — le préparateur de M. GUICHARD auquel je dois, entre autres, le souci des recherches précises et le goût pour les montages expérimentaux aussi soignés que possible.

J'ai débuté par quelques recherches (en collaboration avec H. WEISS) sur des questions diverses de chimie générale (diffusion à l'état solide) et sur certaines techniques fondamentales (vides très poussés, hautes températures thermostats, etc.).

Ensuite parmi les sujets de thèse que me proposait H. LE CHATELIER je choisis - attiré au début surtout par l'intérêt et l'originalité de la méthode expérimentale et des dispositifs à réaliser — des recherches relatives à la propagation des flammes à grande vitesse dans les mélanges gazeux combustibles.

Mais déjà au cours de ces travaux de thèse j'eus l'idée d'appliquer et d'adapter la méthode d'enregistrement chronophotographique à l'étude de la détonation des explosifs solides. Par la suite j'étendis considérablement ces recherches et mes travaux sur les phénomènes de combustion, poursuivis pendant près de vingt années, constituent un ensemble embrassant la plupart des phénomènes relatifs à la combustion vive des mélanges gazeux et des explosifs solides et comprenant, en particulier, les chapitres suivants : propagation des flammes de toutes sortes (déflagrations, détonations, régimes intermédiaires), températures d'inflammation, limites d'inflammabilité et de détonation, onde explosive sphérique, onde de choc, projection de la flamme, mécanisme de la transmission de la détonation à distance, flammes froides, oxydation lente des mélanges gazeux, etc., etc.

Chacune de ces questions a été étudiée par des méthodes expérimentales souvent originales ou inédites et dont quelques-unes ont même parfois été adoptées dans divers laboratoires étrangers (études des explosifs solides par la méthode d'enregistrement chronophotographique, méthode d'étude des ondes explosives sphériques, etc.).

Toujours j'ai été guidé par le souci d'obtenir des résultats précis à l'aide d'appareils et de mesures soignés. Cela m'a d'ailleurs parfois permis d'observer ou de découvrir des phénomènes passés jusque là inaperçus (par exemple : luminescence des mélanges d'oxyde de carbone et d'air au-dessous de leur température d'inflammation — en collaboration avec PRETTRE —, flammes bleues et flammes vertes des mélanges d'hexane et d'air, double température d'inflammation de certains mélanges, onde explosive hélicoïdale des mélanges d'ammoniac et d'air et de tous les mélanges détonants au voisinage des limites de détonations, influence de très faibles concentrations de gaz résiduels sur les températures d'inflammation des mélanges gazeux, etc.)

Enfin la détermination précise des températures d'inflammation d'un très grand nombre de mélanges gazeux et l'étude de l'influence de certains facteurs (gaz inertes, pression etc.) m'ont conduit à vérifier certaines lois de la cinétique chimique et à découvrir de nouveaux types de flammes et des retards à l'inflammation pouvant atteindre des valeurs considérables jamais soupçonnées jusqu'ici.

A ce sujet je peux signaler qu'un de mes élèves (Marcel PRETTRE) s'est spécialisé dans les recherches de cinétique en phase gazeuse que nous avons abordées ensemble.

Comme on le verra plus loin les recherches précédentes m'ont conduit à m'intéresser à un problème important de point de vue pratique, celui de la combustion dans les moteurs à explosion et plus particulièrement à la question du « choc » (ou « cognement »).

C'est un problème qui a suscité de nombreuses recherches non seulement en France, mais bien plus encore à l'étranger et l'on était loin d'être d'accord sur sa cause. En l'analysant avec soin et à l'aide de nombreuses expériences j'ai pu en donner une interprétation qui me paraît expliquer les résultats de tous les chercheurs ainsi que les miens.

C'est cette étude qui m'a valu le prix du Comité des Industries chimiques qui m'a été décerné en 1939 par le Conseil de la Société chimique de France.

Les recherches précédentes ont débuté, comme je l'ai dit plus haut, avec ma thèse au laboratoire de Chimie Générale de la Sorbonne. Mais ensuite j'ai continué ces travaux à mon laboratoire de la Faculté des Sciences de Nancy, souvent avec divers collaborateurs.

J'ai en effet initié à la recherche un certain nombre d'élèves, constituant ainsi une équipe se renouvelant assez fréquemment et douée d'un goût très développé pour la recherche et même, pour quelques-uns de ceux qui en faisaient partie, d'un véritable enthousiasme. Je considérai que mon rôle, parmi ces jeunes chercheurs, ne consistait pas seulement à leur indiquer des sujets de recherche et à contrôler à intervalles plus ou moins fréquents les résultats obtenus, mais surtout à travailler avec eux en passant continuellement de l'un à l'autre.

J'ai déjà noté qu'au début de mes recherches j'avais fait certaines recherches sur les métaux. Cela m'a conduit à des études sur. quelques alliages métalliques et d'une manière plus générale à des études sur des équilibres chimiques. Dans ces recherches j'ai évidemment utilisé les techniques habituelles. Mais j'ai voulu aussi employer d'autres méthodes pour résoudre certaines questions ou obtenir des résultats précis. Ainsi pour les binaires magnésium-argent j'ai employé un procédé purement chimique (dissolution de magnésium — sous forme de composé défini ou de solution solide — à l'état d'organo-magnésien). Pour l'étude des ternaires j'ai, en collaboration avec E. ELCHARDUS, imaginé et réalisé pour l'analyse thermique un appareil d'une très grande précision et d'une conception entière-ment différente de celle de tous les appareils employés pour le même but ; il a d'ailleurs été également utilisé pour certains binaires (sels fondus).

Non seulement l'étude de l'oxydation des mélanges gazeux a retenu mon attention, mais je me suis aussi intéressé aux recherches sur l’oxydation des métaux. Pour ces études j'ai, au début, utilisé une méthode originale basée sur la variation de la conductibilité électrique des métaux — et que j'ai aussi appliquée à l'étude de la nitruration de certains métaux. Mais j'ai ensuite conçu et fait construire un appareillage permettant des oxydations sous pressions élevées (jusqu'à 500 atm.) en même temps qu'à de hautes températures.

C'est ainsi que, pour la première fois les deux oxydes anhydres de platine divalent et tétravalent ont pu être préparés, qu'un nouvel oxyde salin de plomb a été obtenu, que le peroxyde de strontium a été obtenu à l'état pur et sa dissociation étudiée et que des recherches sur la péroxydation de divers autres métaux ont été effectuées.

Enfin, j'ai encore étudié différentes autres questions de chimie générale ou minérale. C'est ainsi que, le système ternaire sulfate d'ammonium-acide sulfurique-eau a été étudié d'une manière très précise et très détaillée de 10° à 90° C.

Cette étude a permis de préciser les conditions d'obtention du sulfate neutre d'ammonium dans les cokeries et les conditions de stabilité des divers sulfates acides ont été déterminées ; un nouveau sulfate acide a été découvert ; etc.

En résumé, mes recherches ont principalement porté sur les chapitres suivants de la CHIMIE-PHYSIQUE et de la CHIMIE MINÉRALE ; oxydation, inflammation, combustion et détonation des mélanges gazeux d’une part, des explosifs solides d’autre part; puis l'oxydation et la péroxydation de certains métaux ont retenu mon attention ainsi que la nitruration de quelques-uns ; de là je suis passé à des recherches sur certains alliages, en particulier du point de vue des équilibres que j'ai également étudiés pour différents systèmes salins.

Enfin les recherches précédentes mont parfois conduit a étudier certains problèmes de CHIMIE APPLIQUÉE (choc dans le moteur, récupération de l'ammoniac dans les cokeries, risques d’incendies dans certaines industries, alliages antifriction, etc.).

On m'a assez fréquemment demandé d'exposer les résultats de mes recherches et ces résultats ont fait l'objet d'un certain nombre de conférences que j'ai faites tant en France (Conservatoire national des Arts et Métiers et Société chimique à Paris, Institut de Chimie de Lille, École des Mines de Saint-Étienne. École de Chimie de Mulhouse, Société industrielle de l'Est, École des Pétroles de Strasbourg, etc.) qu'à l'étranger (École Polytechnique de Varsovie, École des Mines de Cracovie, Société chimique de Baie, etc.) ainsi que dans divers congrès aussi bien en France qu'à l'étranger.

On voit d'après ce bref exposé de mon activité scientifique que j'ai monté dans mon laboratoire les techniques relatives aux recherches suivantes :

— Inflammation et combustion des mélanges gazeux; détermination des températures d'inflammation, des limites d'inflammabilité ; analyse des mélanges gazeux : combustion lente et flammes froides.

— Cinétique des phénomènes d'oxydation et de combustion des mélanges gazeux.

— Vitesse de propagation des flammes (déflagrations et détonations) par enregistrement chronophotographique ; plusieurs appareils permettent d'enregistrer toutes les flammes quelle que soit leur vitesse de propagation (de 0,50 m. à plusieurs milliers de mètres par seconde) et ceci aussi bien pour les mélanges gazeux que pour les explosifs solides. De plus, un dispositif expérimental convenable permet l'enregistrement photographique des flammes non lumineuses et des ondes de choc.

— Recherches sur les alliages métalliques : analyse thermique, micro-graphie, méthodes physiques et mécaniques.

— Recherches sur les oxydations sous pressions élevées (jusqu'à 500 atm.) et à des températures allant jusqu'au rouge, et sur les équilibres d'oxydation à basse et haute pression.

A propos de l'activité de mon laboratoire je signalerai que de 1931 à 1910 les onze thèses suivantes, faites sous ma direction, ont été soutenues :

Doctorat ès-sciences physiques

1. M. PRETTRE (1931) ; 2. M. PATRY (1934) ; 3. E. ELCHARDUS (1935) ; 4. C. B. HOLTERMANN (1940).

Thèses d'ingénieur-docteur :

5. P. GRANDADAM (1935) ; 6. M. BRIAND (1935) ; 7. J BRETON (1936) ; 8. R. BLONDEL (1936). Doctorat d'Université : 9. P. LOCUTY (1934) ; 10. J. BARON (1938) ; 11. A. PARISOT 1939.

De plus, à la déclaration de guerre, quatre thèses (dont l'une très avancée) étaient en préparation à mon laboratoire.

J'ai aussi fait faire quelques diplômes d'études supérieures (G. BARET, 1931 et H. PICARD, 1932); un autre était sur le point d'être achevé lors de mon départ de Montpellier.

Les principaux résultats obtenus jusqu'ici au cours des différentes recherches dont je viens de donner une idée générale sont sommairement rapportés dans les pages suivantes. Je n'en ai pas fait un exposé chronologique, mais j'ai rassemblé les questions relatives aux mêmes sujets et j'ai essayé de faire ressortir les liens qu'il y a entre les différentes parties.

Mots clefs : acide / alliage / analyse / appareil / chimie / choc / chronophotographique / cinétique / combustion / détonation / étude / explosif / flamme / gaz / gazeux / inflammation / laboratoire / métaux / méthode / mine / moteur / nitruration / onde / oxydation / oxyde / recherche / solide / sulfate / technique / température / travaux / laffitte