Sciences : histoire orale

HAGENMULLER Paul, 2001-06-12

Sophie Jourdin — 2011-11-03T15:23:16Z

Paul Hagenmuller, born in Alsace in 1921, developed solid-state chemistry in France. He first initiated a research program at the University of Rennes (1956-60). In 1960 he set up a dynamic laboratory in Bordeaux. In 1964, Hagenmuller organized an international conference dedicated to the relations between structure and physical properties in oxides of the transition elements. The meeting gathered together chemists, crystallographers and solid-state physicists and prompted the establishment of an international community of solid-state chemists. In Bordeaux, Hagenmuller became the head of a research school working, at the interface between physics and chemistry, on the relation between atomic/electronic structure and physical properties, with a strong emphasis on industrial applications.

The Bordeaux research school has attracted scientists and students from all over the world (both developed and emerging countries) and many brilliant chemists of the next generation such as Jean Rouxel were trained in Bordeaux. Paul Hagenmuller retired in 1994. A jubilee celebration was organized at the Maison de la chimie in Paris in 1997. In 2001, his 80th birthday was celebrated in a special issue of the journal Solid State Chemistry.

HERVE ARRIBART (HA) : Pouvez vous retracer votre formation, vos débuts dans la carrière ?

PAUL HAGENMULLER (PH) : Depuis que je m'intéresse à la science je me suis préoccupé de la physique. Je me suis demandé pourquoi les matériaux avaient telle ou telle couleur, tel ou tel comportement électrique, magnétique, optique ... J'ai donc été porté vers la physique, plus tard vers la mécanique par extension, dès que j'ai entrepris mes études de science. Ces études ont eu lieu en 1940 à l'université de Strasbourg, repliée à Clermont Ferrand. Mon statut était celui d'un réfugié politique puisque j'avais quitté l'Alsace pour échapper au système politique allemand et parce que je me refusais d'être un jour mobilisé dans l'armée allemande. A Clermont, pour des raisons financières j'ai fait le choix de la chimie, séduit par la diversité des méthodes de préparation mais choqué parce que la chimie était alors très descriptive et n'était pas encore une science déductive, de réflexion.
Sur place, je suis entré en résistance, je faisais du sabotage. J'ai été arrêté en 1943 et envoyé en camp de concentration à Buchenwald. Là j'ai appris à me taire. J'ai travaillé sur les V2. J'ai appris le russe avec les prisonniers russes ; j'avais de bons contacts avec les communistes allemands. Puis j'ai été envoyé à Dora où c'était plus dur.
Après la guerre, André Chrétien m'a proposé un sujet de thèse sur la formation de nitrites complexes en solution aqueuse, puis une recherche sur la réduction de divers oxydes par des hydrures d'alcalino-terreux. J'ai accepté parce qu'il y avait un appareil mathématique. Puis au lendemain de ma thèse je me suis dit : il faut que je travaille sur des choses plus concrètes, les matériaux. J'ai voulu revenir à mes anciennes amours les matériaux. Je suis parti au Vietnam dans le cadre d'un accord avec la direction de l'enseignement supérieur et moi. Je partais pour deux ans 1954-56, au moment où la France se désengageait et voulait garder des relations culturelles. Au retour il était entendu que je pourrai choisir un poste de maître de conférences parmi ceux qui étaient disponibles en chimie. Ces deux ans de Vietnam ont été pour moi une période de décantation, de réflexion. Et quand je suis revenu j'ai voulu, d'une part, me préoccuper de physique ce qui suppose la détermination des structures atomiques - pour comprendre les propriétés physiques il faut savoir quelles sont les positions des atomes - et, d'autre part, il faut une certaine habileté à préparer des matériaux par des techniques nouvelles fort différentes.

HA : Quelles étaient alors les relations entre physique des solides et chimie des matériaux en France ?

PH : Aujourd'hui la physique s'est beaucoup rapprochée de la chimie parce que, de part et d'autre, on a compris que c'était indispensable pour faire des matériaux à propriétés spécifiques intéressantes sur le plan de la science fondamentale et intéressantes aussi sur le plan des applications. Au début des années 60, on en était à se chercher. Moi, j'avais fait un choix très clair : faire une chimie orientée vers la physique, plus tard vers la mécanique. Maintenant c'est devenu presque de routine, ne serait-ce que par ce que les chimistes pour bien connaître leurs matériaux sont obligés d'utiliser des méthodes de caractérisation physiques. La physique s'est imposée dans les perspectives de la recherche comme par les nécessités quotidiennes : savoir où sont les atomes et les électrons.
Donc au retour du Vietnam mon objectif était d'associer la physique et la chimie. J'ai eu la chance que dans mon poste à Rennes il y avait quantité d'excellents étudiants, mais en chimie personne ne voulait faire de la recherche sous prétexte qu'il n'y avait pas de moyens. J'ai décidé que j'allais lancer des thèses dans ce domaine à l'interface de la physique et de la chimie. On a d'abord tâtonné. On a travaillé sur le bore, sur les hydrures. Parmi les études réalisées à Rennes se trouvait la réduction d'oxydes par l'hydrure de lithium. On était intéressé par les hydrures de bore et d'aluminium qui comportaient des liaisons dites pont-hydrogène originales. Ceci m'a donc amené à réduire le V2O5 par l'hydrure de lithium et nous avons constaté qu'il y avait des phases intermédiaires qui devaient être les futurs bronzes de vanadium et de lithium, qu'on a appelées plus tard b et g. La phase a étant la solution solide de lithium dans V2O5. Alors j'ai pensé que ces matériaux étaient intéressants : s'il y a là un domaine d'existence, les propriétés physiques doivent varier à l'intérieur de ce domaine et si, par chance, ce domaine est suffisamment grand on peut faire ce qui est plus difficile dans les solutions solides limitées, de type oxydes non stœchiométriques. On s'est préoccupé de manière systématique des bronzes de vanadium qu'on a préparés par voie synthétique. Dans les années qui ont suivi - de 1960 à 70, j'étais alors à Bordeaux où un grand nombre de chercheurs de Rennes m'avaient suivi - on a préparé un grand nombre de phases de bronzes de vanadium par analogie avec les bronzes de tungstène qui avaient déjà été signalés. On a fait systématiquement des études magnétiques et électriques pour caractériser le mode de conductivité. Il est apparu que lorsqu'on insérait le lithium dans le réseau, on remplissait les états électroniques du vanadium, qui forment la bande de conduction. Les électrons devenaient donc de plus en plus délocalisés au fur et à mesure que leur nombre augmentait et on passait d'un état semi-conducteur à l'état métallique.

BERNADETTE BENSAUDE-VINCENT (BBV) : Quelles étaient vos relations avec le groupe de Robert Collongues ?

PH : Collongues avait été élève de Georges Chaudron, comme André Michel, Paul Lacombe, Jacques Bénard. J'avais d'excellentes relations avec Collongues. Nos domaines se recouvraient partiellement sur la non-stœchiométrie mais on avait des approches différentes. Lui enlevait des ions, nous on faisait de la chimie d'insertion. Collongues aimait bien se singulariser par rapport à moi mais dans la pratique nous avions la même politique sur des matériaux différents. Il y avait chez lui le même désir de systématique et de réflexion en profondeur. Collongues considérait que la bonne expérience était importante mais qu'elle devait illustrer une réflexion de fond. Il pensait que la science était avant tout la réflexion intellectuelle.
J'ai fait de la chimie sous pression à la manière d'un tailleur : choisir une structure cristallographique, écrire la formule d'une composition chimique, puis la stabiliser dans un degré d'oxydation élevé. Après avoir discuté la structure puis la formule, on préparait sous haute pression. C'était du design pour la conductivité électronique, les propriétés magnétiques, ou les propriétés magnéto-optiques et plus tard également pour la conductivité ionique.
Nous nous intéressions systématiquement à l'évolution de toute propriété physique originale en fonction de la composition et de la structure. Un nœud important dans cette évolution fut le colloque organisé à Bordeaux en 1964 sur les oxydes d'éléments de transition.

HA : Quelle fut la portée de ce colloque de 1964 ?

PH : Ce fut le moment où s'est constituée une communauté internationale de chimie du solide. Le colloque a rassemblé les chimistes qui nous étaient familiers, des cristallographes (Erwin-Felix Bertaut, Charles Guillaud), des physiciens (Jacques Friedel). Parmi les étrangers Mike Sienko, John Goodenough du Lincoln Laboratory au MIT qui est venu pour la première fois à Bordeaux ; des Allemands : Wilhelm Klemm, Rudolf Hoppe, Harold Schäfer ; des Hollandais, des Belges, etc. Il est apparu qu'une conjugaison des méthodes de mesure physique, des méthodes de détermination structurale et une certaine flexibilité pour les changements de composition, pouvaient permettre d'optimiser un certain nombre de propriétés physiques. D'abord le magnétisme, ensuite il y a eu la ferro-électricité - comment accroître la distortion ferro-électrique et par voie de conséquence la polarisation ; enfin, la conductivité ionique, d'abord dans des matériaux isolants au point de vue électronique et ensuite dans des matériaux dits cathodiques utilisables dans des batteries parce que conducteurs mixtes.
Je dois dire que ce qui fut déterminant pour l'avenir de la chimie du solide ce fut la venue de John Goodenough à ce congrès parce qu'il a popularisé parmi nous l'idée de l'importance de la liaison chimique. On a compris qu'on pouvait renforcer ou atténuer la liaison chimique en modifiant la composition, en particulier en jouant sur la liaison antagoniste. Par exemple si on compare le zirconate de baryum avec le titanate de baryum, la liaison baryum-oxygène est renforcée dans le zirconate par rapport au titanate. Inversement si on remplace dans le titanate de baryum, le baryum par le strontium comme la liaison strontium -oxygène est plus forte que la liaison baryum-oxygène, la liaison titane-oxygène est affaiblie, ce qui peut amener une variation très forte de la polarisation en fonction de la température, juste en dessous de la température de Curie. Et on peut avoir ainsi des matériaux aux propriétés intéressantes.

HA : Le rapprochement de la physique et de la chimie avec une orientation vers les applications constituerait-il donc l'identité de la chimie du solide à cette époque ?

PH : Oui nous avions un besoin civique de justifier les crédits que nous demandions par une application dans la vie économique. De plus, le travail avec des industriels fait naître des problèmes inattendus qui sont des challenges et qui sont nourrissants.
Une deuxième date importante dans l'institutionnalisation de la chimie du solide est 1978. Sur mon initiative la Société française de Chimie a créé en 1976 une division de chimie du solide, dont j'ai naturellement été le président. J'ai organisé la même année un premier colloque national de chimie du solide à Nantes. Sur ma proposition et sous ma présidence s'est tenu à Strasbourg en 1978 le premier congrès européen de chimie du solide, organisé par Jean-Claude Bernier (Strasbourg a été choisi pour une raison stratégique,). L'intervalle entre deux congrès consécutifs est maintenant de 3 ans ; le huitième congrès européen a lieu en juillet 2001 à Oslo.

HA : Quel était l'état des relations entre science et industrie en France à cette époque ?

PH : Il y avait une tradition de collaboration en métallurgie et en chimie : Chaudron et ses élèves, Lacombe, Bénard étaient très impliqués. Robert Collongues l'était aussi dans le domaine des monocristaux. Mais il y avait une forte hostilité syndicale au nom des grands principes : il ne faut pas mettre la science au service des grands intérêts privés. Les choses se sont atténuées à la veille de l'élection présidentielle de 1981. J'ai eu la visite de M. Kahane, longtemps doyen à Orsay, qui s'était rallié à la collaboration avec l'industrie privée. Cela a facilité cette évolution qui, de ma part, ne rencontrait aucune résistance car j'étais un scientifique et je n'avais pas à me poser des problèmes de déontologie qui me paraissaient un peu artificiels. Mais une partie de mon entourage était réticente à travailler avec l'industrie.

HA : Est-ce la crise pétrolière de 1973 qui a contribué à anoblir le rapprochement entre science et industrie ?

PH : Oui. Du fait de notre préoccupation entre propriétés physique et composition, nous avons été conduits à travailler sur des composés non-stœchiométriques d'intercalation et nous avons constaté après 1973 qu'il y avait possibilité d'intercalation ou désintercalation à basse température grâce à l'électrochimie comme on le faisait aux Etats Unis. Exxon et Bell étaient plus concernés que nous par la crise de l'énergie.
Les recherches sur la conductivité ionique ont été encouragées par la crise de l'énergie. Après la zircone déjà exploitée par Nernst, puis étudiée par la NASA et par Collongues ; il y avait eu AgI. Puis il y a eu l'alumine-b qui a suscité de nombreux travaux. CGE a dépensé beaucoup d'argent. L'alumine-b est un matériau très particulier. J'étais très sceptique. On a abaissé la température de fonctionnement, mais c'est encore trop haut pour un véhicule électrique. Et puis le soufre attaque la membrane. Finalement on a renoncé, pensant qu'avec des batteries au lithium on irait plus loin. Les derniers efforts de développement visaient plutôt le stockage d'énergie en période creuse. Les nasicons eux ne sont pas attaqués et ils présentent un avantage au plan fondamental car leur structure est plus simple. Ils ont de bonnes performances, qu'on pouvait maîtriser avec une juste proportion de sodium.

HA : Pouvez vous évoquer vos travaux sur la conduction ionique ?

PH : Avant 1973, on a publié un grand nombre de documents sur des conducteurs ioniques. On s'inspirait comme modèle de réflexion des bronzes de tungstène bien que la plupart des travaux publiés à l'époque fussent des études structurales et que les bronzes de tungstène soient métalliques. On avait également préparé une série de nouveaux bronzes de tungstène. Ce travail s'est étendu à des bronzes oxyfluorés, à des bronzes de vanadium et de molybdène contenant les deux cations vanadium et molybdène plus le sodium et le lithium. Puis au début des années 1970, on s'est attaqué aux premiers bronzes de manganèse NaxMnO2 et puis aux bronzes de cobalt KxCoO2.
Sur ces entrefaites il y a eu la grande crise pétrolière de 1973. Les pays occidentaux ont eu peur de manquer d'énergie et donc on s'est occupé de sources d'énergie non fossile et de stockage d'énergie. Un certain nombre de gens ont voulu faire des batteries. Exxon et la Bell Telephon, Whittingham et Murphy en particulier, ont travaillé sur ces matériaux non plus comme nous l'avions fait vers 500°C avec des phases en équilibre thermodynamique mais à basse température par intercalation ou désintercalation électrochimique.
Une spécialité à Bordeaux c'était les fluorures conducteurs. On remplaçait systématiquement l'oxygène par du fluor parce qu'il a la même taille et présente une liaison plus faible. On pouvait ainsi atténuer les interactions magnétiques. Comme pour la zircone, on dope les fluorures systématiquement. Watanabe avait déjà préparé les premières batteries au fluor.
Jean Rouxel s'était intéressé à l'époque où il était mon élève aux sulfures, aux sulfures à couche en particulier. Entre les couches de FeOCl et FeSCl par exemple, on pouvait intercaler beaucoup de choses, comme l'ammoniac ou les amines. Jean Rouxel a préparé NaxTiS2, un matériau qui avait été préparé par Rudorf à Fribourg, qui le considérait comme une curiosité. Mais Rouxel a très vite réalisé qu'il devait y avoir un domaine d'existence. Or il s'est avéré que Li xTiS2 avait un large domaine d'existence. Jean Rouxel a poussé dans cette voie et il a étudié un grand nombre de sulfures et sélénures à feuillets alors que nous nous intéressions plutôt aux oxydes. Il y avait une sorte d'accord empirique entre nous : Nantes les sulfures, Bordeaux, les oxydes. Nous avons étudié des matériaux sur le plan de la synthèse, dans des conditions d'équilibre thermodynamique plus que par intercalation désintercalation.
Il y a une grande variété de méthodes topologiques ou non de relative basse-température qui permettent d'obtenir des matériaux nouveaux. Mettre un mélange très fin de poudres sous hautes pression pour que se déclenche une réaction brutale qui prend fin lorsque l'un des deux constituants initiaux a disparu. Donc c'est un échauffement brutal suivi d'une trempe. Ce qui permet d'obtenir des borures ou des silicium stables seulement à haute température.
Beaucoup de ces matériaux sont métastables mais on peut les utiliser dans des dispositifs.
Jean Rouxel a apporté beaucoup dans le domaine des réactions d'intercalation-désintercalation. Les oxydes lorsqu'on les désintercale perdent des électrons cationiques. C'est une oxydation cationique. Lorsqu'on part de LixCoO2 vers CoO2 on perd des Li+, mais on perd également des électrons qui proviennent des niveaux d. Mais pour les séléniures, ce sont les niveaux anioniques qui sont les plus élevés. Et lorsqu'on oxyde, c'est l'anion qu'on oxyde. On passe de Se2- à Se- et de Se- à Se pour des raisons de stabilité de liaison. Et Jean Rouxel a montré qu'il y avait une évolution graduelle pour les éléments 3d à l'état de sulfure entre TiS2, qui a une structure à couches, et CuS2 qui a une structure avec un ion S de type pyrite. Il a fait une analyse précise dans les cas douteux où les niveaux cationiques et anioniques sont à peu près de même énergie. L'analyse très fine des distances inter-atomiques lui a montré si c'était le cation ou l'anion qui était oxydé. Il a également fait beaucoup de choses sur les bidimensionnels qui sont ici hors sujet.

HA : Qu'est-ce qui a manqué en France alors que les compétences étaient là pour donner l'impulsion sur les batteries au Lithium ?

PH : Il y a un très grand nombre de batteries réversibles au lithium pour des applications diverses depuis les montres jusqu'aux batteries de taille moyenne utilisées par les militaires pour observation spatiale avant bombardement. Mais le marché important, c'est le véhicule électrique, non polluant. Du moins en partie car on s'est résigné au véhicule hybride. Le véritable marché ce serait la voiture électrique -éventuellement hybride- ce qui suppose des batteries de grande taille. Probablement l'électrolyte sera un polymère PEO imprégné d'un sel de lithium avec un gros anion, type matériau Armand. La cathode sera probablement riche en cobalt ce sera un matériau voisin de LixCoO2, plutôt un oxyde qu'un sulfure parce que la tension est plus élevée. Mais pour l'anode ce n'est pas encore évident. Si on pouvait faire mieux que les composés d'intercalation du lithium on serait content. Mais actuellement il n'y a pas encore de solution. Il y a donc premièrement un problème de matériau qui freine cette évolution. Deuxièmement il y a un problème de prix. Ajoutez à cela qu'une batterie au lithium doit être scellée car le lithium est sensible à l'atmosphère et vous voyez que ce n'est pas évident. Une solution concurrente est la batterie hydrogène consistant à stocker l'hydrogène dans un alliage métallique et puis à libérer l'hydrogène. Ce modèle permet des puissances plus élevées que la batterie au lithium mais là aussi il y a un problème de vieillissement car après un certain nombre de cycles, l'alliage s'oxyde car l'oxyde est plus stable que l'hydrure. Ce problème n'est pas encore résolu avec un coût acceptable pour l'utilisateur. A cet égard, il y a une coupure entre le scientifique et l'utilisateur.

HA : Concernant les relations entre physique et chimie qu'est-ce qui a favorisé le rapprochement ?

PH : Les physiciens ont fait des efforts pour parler un langage plus proche de celui des chimistes. J'ai parlé déjà de John Goodenough. Nevil Mott aussi était un homme qui s'exprimait dans un langage compréhensible pour un chimiste. Par exemple, lorsqu'il a obtenu des transitions isolantes par changement de composition au sein d'un domaine d'existence, on comprenait ses préoccupations et il comprenait les nôtres bien qu'on raisonne sur des modèles un peu différents. On est ainsi arrivé à préparer dans des bronzes de tungstène oxyfluorés des matériaux qui sans changement de structure manifestaient une transition métal-isolant. Les physiciens ont fait des progrès. L'équipe de Friedel était très préoccupée de parler un langage qui nous était commun. Je pense à Denis Jérôme, Claude Berthier à Grenoble.

HA : Le travail de physiciens sur la caractérisation très fine vous a-t-il aidé ?

PH : Je me souviens de discussions à Orsay sur les hexaborures. Les physiciens voulaient des matériaux qu'on appelait thermo-ioniques - mais c'est un mot malheureux : on devrait plutôt dire thermo-électronique - c'est à dire ayant un faible potentiel d'ionisation et susceptibles de cracher un jet d'électrons relativement puissant sous tension faible. On en a fait une étude systématique et on a essayé de préparer des cristaux.

HA : Et quel était l'enjeu ?

PH : L'enjeu était d'avoir ponctuellement un faisceau d'électrons puissant, par exemple pour des soudures, des soudures localisées. Outre la collaboration avec les physiciens d'Orsay on a aussi collaboré avec ceux de Grenoble. Plus que ceux d'Orsay, les physiciens de Grenoble avaient un langage très compréhensible. Il y avait un grand homme à Grenoble, Louis Néel. Il avait publié son travail sur le ferrimagnétisme en s'appuyant sur des modèles structuraux très clairs. La répartition des cations entre les sites tétraédriques et les sites octaédriques de la structure spinelle. Donc on comprenait pourquoi on avait des interactions d'abord anti-ferromagnétiques - ce qui constitue la base du ferrimagnétisme - entre des sites tétraédriques A et des sites octaédriques B, et pourquoi l'aimantation résultante était accrue lorsque le réseau prévalent contenait des cations avec beaucoup d'électrons d célibataires. Tous ces travaux - encouragés par les recherches militaires - ont permis une collaboration très fructueuse avec Grenoble. Je pense à Bertaut en particulier. Nous avons été encouragés, par exemple, à faire des études basse-température par Pauthenay qui nous a dit : c'est aux basses- températures qu'on détecte les phénomènes peu énergétiques.
Alors c'est l'époque où nous avons manqué le prix Nobel - Je dis cela en plaisantant, bien sûr !-. Nous avons préparé les premiers oxydes purs de Cu3+ : par exemple SrLaCuO4. Nous avions une telle habitude des solutions solides qu'on pouvait imaginer de préparer une solution solide avec La2CuO4 contenant du Cu2+. Mais pour nous, les solutions solides, c'était du travail secondaire. On cherchait à préparer des oxydes purs. Si on avait été préoccupé des solutions solides on aurait pu trouver des oxydes contenant à la fois du cuivre Cu 2+ et 3++. Comme par routine on caractérisait tous nos matériaux jusqu'à la température de l'hélium liquide, on aurait trouvé la supraconductivité. On ne l'a pas fait parce qu'on voulait des phases pures et non pas des solutions solides.
Bernard Raveau l'a fait avant Alex Müller. Il avait un objectif : comprendre ce qui se passait au point de vue des corrélations. Passer d'un semi-conducteur à un métal. Müller était un très grand physicien. Il a été surpris aussi mais il a tout de suite expliqué. Raveau a fait ses solutions solides. C'est même moi qui ai transmis sa publication au M[aterials] R[esearch] B[ulletin] mais j'ai regretté à l'époque qu'il n'ait pas fait de mesure à l'hélium liquide.

HA : Après avoir évoqué vos collaborations en France, pourriez vous parler de vos liens avec l'étranger ? Vous avez été précurseur pour les relations scientifiques avec les pays en voie de développement comme la Chine, le Maroc et l'Inde. Quelles étaient vos motivations ? Comment voyez-vous la science des matériaux dans ces pays ?

PH : J'ai toujours été persuadé que la science devait être internationale. Cela me distingue de beaucoup de mes compatriotes. Je suis toujours étonné que l'on fasse des quêtes pour aider la recherche en France sur le SIDA. Toute la recherche sur le SIDA, toute recherche de pointe est internationale et ce n'est pas parce que la France dépensera un peu plus d'argent que nécessairement, il y aura des progrès significatifs. La science doit être internationale.
J'ai donc eu des liens d'abord avec les pays développés car dans ce type de relation on se fait connaître mais aussi on apprend. Je suis allé souvent aux Etats Unis, moins par enthousiasme culturel, que parce qu'on y rencontre des gens de qualité. J'ai rencontré Goodenough, Al Cotton... j'ai rencontré à Berkeley ou à Stanford des gens de grande qualité. J'ai eu des relations suivies pendant un temps avec la Grande Bretagne mais les Anglais ont un sentiment de quant à soi. J'espère qu'avec le temps la Grande Bretagne va évoluer vers une intégration dans l'Europe. Les Allemands sont très favorables à cette intégration. Dès 1961 j'avais pris l'initiative d'emmener tout mon laboratoire en Allemagne pour un voyage de 15 jours. On est allé à Stuttgart, Karlsruhe, Heidelberg, Darmstadt, Giessen, Göttingen etc.. On a été très bien reçu par Wilhelm Klemm avec qui j'ai toujours entretenu d'excellentes relations. Mais ses élèves étaient jaloux. Les Allemands se sont sentis bousculés parce qu'un peu jaloux de gens qui faisaient beaucoup de bruit. Ils avaient une bonne tradition de chimie préparative, en relation avec l'industrie. Les Allemands ont compris que pour faire des matériaux nouveaux il fallait des techniques nouvelles comme la haute pression. Mais leur but c'était la performance tandis que le nôtre c'était de stabiliser des structures électroniques peu usuelles, grâce à la synthèse. Les Allemands se sont senti un peu gênés. Les gens leur disaient : vous utilisez des équipements de haute pression mais ce que vous faites c'est de la botanique alors qu'il faudrait réfléchir. Le but d'un équipement est de faire des matériaux à façon pour répondre à des problèmes déterminés. Les collègues allemands avaient un autre point de vue et je regrette qu'il n'y ait pas eu davantage de liens.
En revanche, toujours parmi les pays développés, j'ai eu beaucoup de liens avec l'Europe de l'Est. Pour deux raisons. D'abord, il y avait des gens de qualité chez les Soviétiques, les Polonais et les Tchèques. De plus j'étais un peu agacé de cette Europe coupée en deux du fait de la guerre froide. Donc je trouvais raisonnable qu'il y ait une présence de la France là où c'était relativement facile, c'est à dire la science. C'était intéressant pour eux et pour nous car nous avons eu de ces pays des personnes remarquables. J'ai eu des relations systématiques avec des laboratoires à Prague, Cracovie, à Moscou, à Kiev, Novosibirsk, à Sofia. Avec la Roumanie, c'était impossible car Madame Ceaucescu interdisait aux scientifiques de discuter avec des étrangers.
Avec les pays en voie de développement, la situation change d'un pays à l'autre. J'ai eu des relations avec le Maroc parce que l'université de Bordeaux et l'université de Rabat avaient des liens traditionnels. Je suis allé y faire cours. Il y avait de très bons étudiants je les ai encouragés à faire une thèse. Le nombre a crû considérablement. 30 ou 35 Marocains ont fait des thèses avec moi. J'avais une politique de sélection impitoyable ; je prenais les meilleurs et je les surpayais. Je voulais qu'ils n'aient pas de souci matériel pendant leur thèse. J'ai eu des liens plus occasionnels avec la République du Congo et quelques Tunisiens mais ils préféraient Marseille.
Avec la Chine j'ai fait un choix politique. J'ai compris que la Chine était un potentiel économique et humain. La France devait être présente à un moment où la Chine était exclusivement tournée vers les Etats-Unis. Je suis allé souvent en Chine. J'ai fait venir des étudiants chinois en les choisissant bien sûr excellents. Mes espoirs ont été dépassés par le succès car ils ne sont pas retournés en Chine mais partis au Canada ou aux Etats-Unis comme professeurs ou dans l'industrie. Ils se sont bien débrouillés. Maintenant c'est différent ; une majorité d'étudiants chinois reviennent en Chine.
L'Inde est aussi un pays avec lequel j'ai eu des relations. C'est une société où le savoir est respecté, une science de caste malgré l'abolition officielle des castes. Thaïlande, Malaisie, Indonésie...j'ai privilégié les pays asiatiques par rapport aux pays africains car la culture asiatique favorise la réflexion métaphysique et par conséquent scientifique. Néanmoins j'ai eu aussi des collaborations avec le Brésil, le Chili et l'Argentine. Le but étant d'aider ces pays dans leur développement industriel. Je suis d'ailleurs membre de l'Académie des sciences brésilienne depuis 1988.
Vis à vis des étudiants du tiers monde, j'ai toujours considéré comme ma responsabilité de leur donner une thèse originale et non pas, comme on le fait souvent, de leur faire remplir des vides dans le laboratoire ou de servir de main d'œuvre. Les étudiants du tiers monde que l'on fait venir en Europe il faut bien les choisir et bien les former pour qu'ils deviennent des maîtres.

HA : Je serai curieux de connaître votre point de vue sur l'évolution de la chimie des matériaux et le rapprochement avec la biologie.

PH : Je ne me sens pas compétent dans l'interface chimie/biologie. Mais mon expérience à l'interface physique et chimie me rend plutôt sympathique cette perspective d'une ouverture de la chimie vers la biologie. Elle est défendue par Pierre Pottier, Guy Ourisson, Corriu.
Sur l'interface physique/chimie, cela s'est moins bien passé. Peut-être que je n'ai pas su convaincre. Quand on prêche, on se fait des adeptes mais aussi des ennemis. Cela est vrai au CNRS. Celui qui prêche secoue les caciques, les gens en place. Quelqu'un comme Fernand Gallais était fermement hostile à mon projet d'interface avec la physique. Par contre j'ai rencontré beaucoup de sympathies du côté de Pottier, de Jacques Livage.
Pour revenir aux oxydes supraconducteurs, il s'agit d'un cas intéressant de collaboration entre physiciens et chimistes. Très vite, j'ai compris que l'on avait plafonné et puis à un moment donné il était clair que Tc était d'autant plus élevé que la bande de conduction était plus étroite. Et plus la bande de conduction est étroite plus le matériau est instable et a tendance à se dismuter en donnant un mélange de deux phases. J'ai compris cela très vite mais beaucoup ne l'ont pas compris. Il y a donc eu un emballement. Il a rapproché les chimistes des physiciens. Il est dommage que personne n'ait proposé un modèle simple permettant aux chimistes d'innover de manière simple comme on avait innové dans le domaine de la conductivité ionique, du magnétisme, de la ferroélectricité, des magnéto-optiques ... ou même des composites thermo-structuraux. Il a manqué quelqu'un qui propose un modèle intuitif liant les propriétés à la liaison chimique. Goodenough aurait pu le faire mais il était trop vieux, trop pressé de publier des matériaux miracles. Les matériaux miracles sont difficiles à reproduire. Celui qui essaie il n'a pas le même four ... Ces matériaux sont métastables, ils ne sont jamais parfaitement purs. Ils n'ont jamais le même nombre de lacunes d'oxygène. Donc ce n'est jamais parfaitement répétitif. Cela exclut toute réplication sérieuse parce qu'un matériau n'est utilisable industriellement que s'il est relativement simple à préparer et à utiliser. Telle est la raison de l'échec de la diode Josephson sur laquelle IBM a dépensé beaucoup d'argent. A l'époque j'étais d'ailleurs conseiller d'IBM.

BBV : Est-ce qu'il y a eu des matériaux sortis de vote laboratoire qui ont été industrialisés ?

PH : Il y a d'abord eu les varistors. J'ai fait beaucoup avec la Thomson CSF dans ce domaine. Il y a eu LixCoO2 et puis il y a les céramiques composites de R. Naslain : fibres de carbone infiltrées par SiC qui permet de travailler à des hautes températures pour les matériaux de rentrée de la fusée ou du satellite dans l'atmosphère. Car lorsque l'engin revient dans l'atmosphère, il y a un risque d'oxydation. L'astuce consistait à infiltrer - non pas déposer en surface - SiC à partir d'une phase vapeur. Alors à l'air SiC s'oxyde en donnant SiO2 qui s'infiltre dans le matériau à base de carbone et permet de le prolonger.

BBV : Pourriez vous préciser quelles étaient vos relations avec l'industrie et comment elles ont évolué ?

PH : J'ai toujours eu des relations avec l'industrie. Quand j'étais à Rennes j'ai été contacté par Raymond Paul, un des responsables de la recherche à Rhône Poulenc et il m'a vivement encouragé à travailler avec Rhône Poulenc. J'ai eu plusieurs bourses de thèses payées par l'industrie - parfois il fallait publier des résultats plus tard. Rhône Poulenc a payé la thèse de Michel Pouchard sur les bronzes de vanadium au début des années 60. Ensuite il m'a paru tout naturel de travailler avec l'industrie. J'ai travaillé avec Saint-Gobain sur les verres, en particulier sur les verres conducteurs du lithium et du sodium avec Levasseur, sur les verres sulfurés à base de B2S3. Les verres sont un matériau merveilleux. Ils ont une composition qui est flexible. Vous tombez un peu à côté, cela n'a pas d'importance les propriétés ne sont guère modifiées. Vous n'avez pas le problème des matériaux cristallins où, par suite de la moindre erreur, de la moindre difficulté de préparation, une deuxième phase d'impuretés se forme à côté. Là il vous reste une phase. D'autant plus qu'on peut préparer les verres par trempe brutale donc énormément de matériaux sont vitreux alors qu'il y a 30 ou 40 ans c'était différent.
J'ai eu beaucoup de liens avec l'industrie locale : Aérospatiale et SNECMA, avec SNPA (société nationale des pétroles d'aquitaine : ancêtre d'Elf) sur comment purifier le gaz de Lacq...Ma porte était toujours ouverte, on élargissait le champ de nos recherches à la demande car l'industrie n'est pas un boulet.

BBV : Est-ce que ces liens étaient encouragés par le CNRS ?

PH : Le CNRS était informé bien sûr. Et puis quand on est devenu un laboratoire propre en 1966 Curien était très favorable aux relations avec l'industrie. On a un des contrats avec Saint-Gobain, avec Rhône Poulenc devenu Rhodia, avec Ugine Kuhlman devenu Péchiney. Nous avons même eu des liens avec General Electric aux USA pour les borures, avec BASF sur le di-oxyde de chrome pour les bandes d'enregistrement.

BBV : Quelles sont les méthodes et techniques utilisées dans votre laboratoire ? Et comment ont-elles évolué au cours de votre carrière ?

PH : Au début le B-A-BA c'était la diffraction X. Puis pour bien comprendre la structure on a eu un équipement pour des monocristaux. On a préparé des mono-cristaux pour déterminer les structures. Maintenant on a fait de gros progrès et on peut sur des spectres de poudres lorsque la poudre est de bonne qualité déterminer la structure par les méthodes Riedveld en faisant des hypothèses simples sur la structure la plus probable. La diffraction X a été fondamentale et a débouché ensuite sur la microscopie électronique en transmission qui permet de voir les défauts locaux. C'est merveilleux. La diffraction X était une méthode à grande distance. Par contre la microscopie électronique en transmission vous donne les défauts localisés et étendus. C'est une préoccupation que j'ai eu beaucoup à propos de non-stœchiométrie. Quand on passe d'une phase perovskite ABO3 à une phase brownmillérite A2B2O5, on perd de l'oxygène. Alors à haute température les lacunes d'oxygène sont désordonnées. A température plus basse, elles s'ordonnent en fonction du cation B. Quand c'est du fer ou du gallium, un cation isotrope, on a soit des tétraèdres parce qu'il y a pas de lacune, soit des octaèdres car les lacunes marchent par deux. Donc dans une structure brownmillérite on a une séquence octaèdre,-tétraèdre, octaèdre-tétraèdre, et dans la structure perovskite c'est octaèdre-octaèdre-octaèdre. Alors on peut trouver à condition de faire des recuits à température assez basse - quelques centaines de degrés - des phases intermédiaires avec 2 couches octaèdres, 1 couche tétraèdre, 3 couches octaèdres, 1 couche tétraèdre. Et bien sûr quand on chauffe le désordre s'installe à cause de l'entropie d'empilement. On a étudié de manière systématique comment on passe de défauts isolés aux défauts ordonnés, étendus. Et cela a des conséquences au point de vue de la conductivité de l'ion oxygène. Parce que maintenant on a de nouvelles préoccupations. On veut par exemple extraire l'oxygène de l'air par des membranes de perovskite lacunaire ou détruire les traces de CO en oxydant par l'eau. Dans ce cas, vous avez CO2 - qui est quand même moins toxique que CO, sauf sur le plan idéologique - et vous avez de l'hydrogène. On utilise des perovskites lacunaires qui doivent être conducteurs de l'oxygène - ce qui est normal - mais aussi conducteurs électroniques car le transfert se fait sous tension donc il faut que les ions O2- migrent à travers les lacunes de la structure. Il y a donc un aspect pratique pour les capteurs d'oxygène, la purification des gaz. Les Norvégiens utilisent ces méthodes massivement pour transformer le gaz de la Mer du Nord en un gaz exempt de CO. Norsk-Hydro dépense des sommes considérables pour cela. J'ai été invité pour parler avec les gens impliqués par ces recherches.
Donc pour résumer : nos efforts se sont situés à l'interface entre physique et chimie et se concentraient sur l'étude des relations entre composition, structure et propriétés avec la perspective d'applications industrielles.

Fin de l'enregistrement

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Pour citer l'entretien :

« Entretien avec Paul Hagenmuller », par Bernadette Bensaude-Vincent et Hervé Arribart, 12 juin 2001 Sciences : histoire orale, https://sho.spip.espci.fr/spip.php?article124.
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Entretien avec Paul Hagenmuller, par Bernadette Bensaude-Vincent et Hervé Arribart, 12 juin 2001

Lieu : Paris, France

Support : enregistrement sur cassette

Transcription : Bernadette Bensaude-Vincent et Hervé Arribart

Edition en ligne : Sophie Jourdin

ENDO Morinobu, 2002-08-26

Sacha Loeve — 2011-06-07T20:19:40Z

Morinobu Endo, né en 1946, est Professeur à la Faculté d'Ingénierie de l'Université de Shinshu à Nagano (Japon). Après un Master's degree à l'Université de Shinshu, et une Thèse en ingénierie à l'Université de Nagoya, il intègre l'université de Shinshu comme chercheur, Professeur associé puis Professeur en 1990. Il y fonde un laboratoire au sein du Department of electrical and electronic engineering. Ses recherches sont dédiées au carbone sous ses diverses formes ; elles vont du fondamental (propriétés physico-chimiques du carbone dans ses multiples formes allotropiques : graphite, nanotubes, carbone nanoporeux) à l'appliqué (fibres de carbone, composés d'insertion au graphite pour batteries et condensateurs). Morinobu Endo est notamment un pionnier des nanotubes de carbone (caractérisés en 1974 lors d'un travail effectué en collaboration avec Agnès Oberlin en France à la Faculté des sciences de l'Université d'Orléans). Ainsi en 1991, date généralement retenue pour la découverte des NTCs par Sumio Iijima, Morinobu Endo avait déjà développé et breveté un processus de fabrication donnant lieu à des usages industriels des NTCs comme composés d'insertion dans des accumulateurs lithium-ion (batteries d'usage courant pour l'électronique portable). Morinobu Endo a co-dirigé des initiatives pour la coopération université/industrie au sein de la Japan society for the promotion of science (JSPS). Depuis 2004, il préside la TANSO (Japan society of carbon). Membre du comité de rédaction de la revue Carbon, il est auteur d'une trentaine de livres sur la science du carbone et de plus de deux cent articles. Ses recherches lui ont valu de nombreuses distinctions : Carbon society of Japan Award, (1995) ; Charles E. Pettinos Award (American carbon society, 2001) ; Lee Hsun lecture series Award (Institute of metal research of China, 2002) ; ShinMai Award (Shinmai Bunka foundation, Japon, 2003) ; Ishikawa Award (Ishikawa carbon science and technology promotion foundation, 2003) ; Medal of achievement in carbon science and technology pour la découverte et la synthèse des nanotubes en 1974 (American carbon society, 2004) ; The Minister of education, culture, sports, science and technology prize for contribution to intellectual Cluster (Japon, 2005) ; Honorary citizen of Suzaka-city (2006) ; Small Times magazine best of small tech lifetime achievement Award (2006) ; JPA lectureship Award (2007).

BERNADETTE BENSAUDE-VINCENT (BBV) : In which discipline did you take your degree, and your PhD ?

MORINOBU ENDO (ME) : I started 30 years ago. I graduated from Shinshu University in 1971. Then took a Master in Electronics. I spent one year in a company, Statch. Then I came in this university in 1972 as a Research Associate.

BBV : So you spent your entire career in this University. How and when did you come into carbon science ?

ME : I became interested in carbon as a research assistant. At that time, carbon was considered as a dirty, dusty science, in comparison with the more attractive semiconductor science. But I found it promising.

BBV : Were there people already working on carbon here in the early 1970s ?

ME : Yes my professor Tsumeo Koyama was working on carbon. He was aged already but he asked me to incorporate here.

BBV : Why did you find carbon so promising ?

ME : I read a few pioneering papers by S. Mrozowski and by M. S. Dresselhaus. This encouraged me. At that time, there was an activity in carbon fibers based on Polyacrylonitrile (PAN) for aerospace industry. Industrial companies were most active in this field, especially Toray. There was a concern for new methods for preparing this promising material because PAN-based fibers were high-cost fibers. Professor Koyama asked me to prepare carbon fiber from vapor. This is a carbon fiber directly grown from the decomposition of hydrocarbons such as benzene. Vapor Grown Carbon Fibers (VGCFs) were totally different from the commercial PAN fibers. PAN Fibers are continuous while VGCFs are shorter. They have a unique structure. In the early 1970s I was able to prepare the fiber without understanding the mechanism at work, or what elements were essential.

BBV : So you had the technique but no knowledge of its structure and properties.

ME : Fortunately I had a chance to work in France with Madame Agnès Oberlin at the CNRS in Orléans.

BBV : How did you come in contact with her ?

ME : When I was a Research Associate in this university, I wrote a paper in Japanese showing that very beautiful carbon fibers can be grown by gas pyrolysis. A nice Japanese professor who was a good friend of hers, introduced my work to her. He invited her in Japan as a visiting professor and she asked to meet with me. I traveled to France with my fiber in 1974 and I worked in her laboratory for one year. In Orléans they had an electron microscope in 1973. I found that there were small opaque particles at the tip of the fibre (figure 1). In order to use the electron microscope it was necessary to use very thin fibers. For that it was convenient to stop the growth process at an early stage. I thus found that the fiber had an hollow core and later in the growth process the diameter of the fiber increased. Here on this picture you can see the particle. I found with Agnès Oberlin that this particle was iron. This result was published in France in 1976 in a paper entitled “Filamentous Growth of Carbon Through Benzene Compounds” (Journal of Crystal Growth 32 (1976) 335). In this paper we argued that VGCF had a “hollow core” which is the strongest part of the fiber. It never breaks when the fiber breaks. Sometimes you have cross-linkings of the fibers. Here just at the center of the fiber you can see the single wall nanotube (figure 2).

Figure 1. “Hollow core” in a vapor grown carbon fiber, 1976

Courtesy of Morinobu Endo.

Figure 2. Cross-linked single-wall nanotubes, 1976

Courtesy of Morinobu Endo.

BBV : Nanotubes ? You did not name it as such in 1976 ?

ME : We called it “hollow core” or “central tube”. Here you can see the fine particles at the tip (figure 3). By using bright- and dark-field image I found that they were Fe3C. This is the chemical product after cooling. At the end of the growth the particles should be iron. I suggested a growth model : the fiber first forms over this fine particles of iron then grow in the radial directions.

Figure 3. “Central tube” in the core of a vapor grown carbon fiber, 1976

According to Dr. Endo, this “central tube” is a double-layered carbon nanotube. Courtesy of Morinobu Endo.

BBV : Where this iron came from ?

ME : We were able to understand where it came from. We used a special sand-paper as a substrate. Without this sand-paper, no fiber. With this sand-paper that we used in France, we got beautiful fibers. We analyzed the electron barriers and we found that it was Fe2O3. Iron oxide coming from the sand-paper proved to be very important as a catalyst to generate the carbon fiber.

BBV : So you understood the mechanism when you came back to Japan ?

ME : I came back in 1975. I clearly described how the fiber grows, including the seeding methods, in a paper published in 1988, “Grow Carbon Fibers in the Vapor Phase” (American Chemical Society - ChemTech 18 (1988) 568-576). In a way this fiber grows in two steps : 1) this very thin fiber, the hollow core ; 2) the secondary process is the thickening of the fiber.

BBV : Do you mean that it took you about 10 years to understand the process ?

ME : No in 1988 it was already established. It is a review paper. So we put the small particle on a substrate (we used a ferrocene). Then we can grow that fiber as you can see on the screen (figure 4). As a result we got this very nice fiber. From an academic point of view, it was a full success because I was able to grow the fiber, to reproduce the product (there were many observations of such fibers but nobody could reproduce them). I clarified the growth mechanism – that the small iron particle acted as a catalyst for the decomposition of hydrocarbon, that the thin hollow tube grew then thickens to a carbon fiber. As a result we got a fiber with a diameter similar to that of the PAN fibers prepared by Toray.

Figure 4. Endo's vapor grown carbon fibers

Courtesy of Morinobu Endo.

BBV : Did you collaborate with industry in these years ?

ME : Yes we had collaborations. Showa Denko tried to develop this VGCF. But its productivity was very low. Because we put a substrate the growth rate was too slow. We tried to reduce the cost by using a continuous process. But in the same period the cost of the PAN fibers was drastically reduced so that we could not compete. Our VGCF are just beautiful fibers.

There had to be a breakthrough.

BBV : What kind of breakthrough ?

ME : I developed another method. This is the Endo-Japanese patent. I introduced the catalytic particles, which are derived from organic-metallic compounds such as ferrocene, into the reactor, in the three dimensions. The main difference is that there is no substrate. Here in this region, the particle reacts with the hydrocarbon and makes the hollow tube (figure 5). On the hollow tube then the deposition takes place. The process is in hysteresis. As a result we can get another type of fiber. It is totally different. This one is very competitve and commercialized.

I should add that at the early stage of the growth of the fiber, this is a carbon nanotube grown by a catalytic process. So it is now possible to grow carbon nanotubes by this method.

Figure 5. The Endo-Japanese patent, 1987

Courtesy of Morinobu Endo.

BBV : So you have already answered my next question : “How did you move from carbon fibers to carbon nanotubes ?” In fact, you prepared carbon nanotubes before this name came into use.

ME : We used to say “hollow core”. I get a little bit irritated about how the story is told. Here are my laboratory notebooks written in France (1974-75). Agnès Oberlin signed them. You can see a two-layered carbon nanotube. This is the TEM (Transmission Electron Microscope) photograph. I envisaged the possibility of very thin carbon nanotubes. Here you can read “mince cylindres” (thin cylinders). We had found the possibility of very tiny tubular structures.

BBV : Why did Mrs Oberlin signed this notebook in 2002 ? Was there a priority controversy ?

ME : Because I visited her in France last June. And because people said you should get the evidence that you had observed such nanotubes in 1975.

BBV : So nanotube was not discovered in 1991 by S. Iijima in his paper in Nature as people usually say..

ME : People say that Iijima clarified the structure of nanotubes. But Endo observed them in 1974. This is a recent understanding. I clarified the growth mechanism and the mass-production of a thick fiber out of a very thin cylinder.

BBV : The irony is that I came in touch with you through MIT thanks to Millie Dresselhaus and not through your French connection although I live in France.

ME : Mrs Oberlin lives near Montpellier in a mountainous area. She is now 75 year old. She gave me many evidences that I observed nanotubes in 1975.

BBV : Do you also know Bernier in Montpellier ?

ME : I know him but I am not as friendly with him as with Mrs Oberlin. He is a newcomer in science while I have been in carbon science for 30 years.

In my process the carbon nanotube is essential to grow the fiber but we can easily extrude the carbon nanotube. Now we can easily expand the technology to make carbon nanotubes. Several companies such as Showa Denko manufacture carbon nanotubes based on my method. Recently in order to make electronic circuit with carbon nanotubes people used this catalytic process. They put the small particle of iron on the electrode and expose this substrate to hydrocarbon to grow the nanotube. Here is a nanotube paper I am not too happy with ; they don't cite my old paper. Many people are not fair. They only take into account recent science and never go back to older papers…

Anyway this catalytic process is now applied in the mass-production of carbon nanotubes, whether they have single wall or double wall. To me it is very important to produce carbon nanotube and use them for practical applications. So coming back to your question about the date of discovery of nanotubes : in 1975 there was no practical use of carbon nanotubes. The interest was in carbon fibers. So we designed a process to get a thicker fiber.

BBV : When did the interest shift from fibers to nanotubes ?

ME : Carbon nanotubes quickly developed after the discovery of C60 in 1985. But they still have no practical application because they are still high cost. For carbon fibers, by contrast, we already had the technology, the know how to produce them. However my nanotubes are already commercialized for Lithium ion batteries since the late 1980s (figure 6). It is useful to provide safe small-size batteries for mobiles and camcorders. For safety reasons it is better to use only Li+ instead of metallic lithium. For this, we need to intercalate carbon at the anode. Almost most of the Lithium ion batteries manufactured in this country use my fiber in the anode. It is the only material that can work in this application. There is no alternative, no substitutional material. Only my product. So finally what the Japanese companies produce is based on my carbon nanotube.

Figure 6. Mass-producing and commercializing Multi-wall carbon nanotubes since 1988

Courtesy of Morinobu Endo.

BBV : Which Japanese companies manufacture the Li-ion batteries with your patent ?

EM : Many companies (Sony, etc). But, now this is not my patent. It is the company who manufactures my fiber who owns the patent. Only the production system is my patent. And I am happy with that. Even French companies like Alcatel who have a battery division need to use my fiber. Recently we got the allowance to export this material abroad. The Ministry of Industry (MITI) gave us permission to export this material. Now Alcatel and a number of American companies can use my material.

BBV : Do you mean that a Japanese company cannot export one its products without permission from the Ministry of Industry ?

ME : It is only for strategic materials with potential military applications because it is a strategic material for military uses (although I don't know which one). In such cases we are under the control of ICOCOM. Anywhere we can get such allowance.

BBV : Coming back to the earlier period of carbon science, what was your reaction and the reaction of your colleagues in 1985 to Curl's, Smalley's and Kroto's paper on the fullerene structure ?

ME : I felt very nice because it was familiar to me. I was very excited with that kind of nanosize particles.

BBV : After this publication did you get more funds to start research programs on nanotechnologies ?

ME : There was an impulse to work on nanotechnology. And the government gave us substantial funds. 95% of the research budget went to nanotechnologies.

BBV : If you get such substantial funds from government do you also have support from industrial companies ?

ME : Most of my research is supported by industrial companies. Only a small part of the basic science is supported by MITI. For carbon nanotubes we work in close collaboration with industrial companies. We have a very nice cooperation. We are always aware of pratical purposes. So in my research science and applications are closely intertwinned. It is our policy.

BBV : But industrial companies have their own research laboratories ?

ME : Yes, we collaborate with them. Presently I have about 100 collaborators who run joint projects with me. More exactly, I should say 50 researchers who come to join me. It becomes big science when you want to reach the commercial applications because you have to do all kinds of tests : safetyness, production cost, optimizing the size, the diameter of the fiber, its packing...It requires a lot of time and a lot of money. The PAN-fiber, for instance, was designed in 1965 and Toray spent more than 20 years of R&D before the commercialization of PAN fibers in the early 1990s. For the batteries we took 7 years.

BBV : Do you have a kind of division of labor with Research conducted in academic laboratories and development in industrial laboratories ?

ME : We have a lot of feedback. For any specific material we need a lot of time and money. Carbon fibers still need a lot of additional technology for commercial mass-production.

BBV : So your financial resources come both from industry and from government ?

ME : Fortunately we get a lot of money from industry because I contributed a lot to industrial applications. We also get money from the Ministry of education for scientific development. I am acting as a bridge between science and industry, and also as an interprter for tax-payers. We do a lot of coordination with social demand, between university and industry and also of education for industry. We are very busy.

BBV : In your career is there a close connection between teaching and research ? In particular how important was the book on carbon that you co-authored with Stan Mrozowski and Millie Dresselhaus ?

ME I have been deeply encouraged by Millie Dresselhaus. Our book was not intended as a textbook. Rather it was a review book. When it was published in 1996 most of the people were rather interested in fullerenes. This book triggered the interest in nanotubes. The publisher Pergamon is very active in carbon science.

BBV : As historians of science and technology, we learn a lot from success but failures are even more illuminating for us. Would you tell mes about a case of failure in your career or in your field ?

ME : I don't remember any project of mine which failed. I spend a lot of time selecting my research projects. It is important because lot of Japanese companies trust me. I have no right to fail. Every problem has a solution. In a sense the tiny cylinder of the nanotube is a miracle. How can we control particles at the nanosize !

Carbon is an old but new material. Professor Kroto who got the Nobel Prize in 1986 said in his Nobel address : the 21st century will be the century of carbon. I believe that. Carbon is a key material. Carbon fibers and carbon nanotubes are vital in three respects : for energy, fuel cells in particular ; for information technology (mobiles and computers) ; for environment, especially for the purification of air and water. The question of water is crucial : 2 million of people die every year from impure water and 20 million are sick from impure water.

BBV : How can you use carbon for the purification of water ?

ME : It is possible. We can use activated carbon to take off bacteria. Developing countries need clean water at a reasonable cost. So carbon is and will be in the future a key material. My own research is focussed on carbon nanotubes, their action, their preparation, growth mechanism, control of the structure and applications. We study batteries, new devices for energy storage in new cars, devices for water purification for the developing countries.

BBV : You mean that in one laboratory you can afford to conduct all these projects altogether ?

ME : Yes, as they are all related to carbon. Carbon and its properties are important everywhere. I'll show you a very nice table. Carbon is not the most abundant on the earth like silicon. It is only 0.04% of the material resources. But carbon is localized, concentrated in some places so that it is easily accessible and easy to extract.

BBV : How many people are working in your laboratory ?

ME : I have 25 people including students and post-doc. We have ten research projects. They come from materials science, electronics or electrical engineering, physics and two post-doc chemists.

BBV : Do you have financial constraints for the purchase of laboratory equipment ?

ME : We have few constraints to buy instruments. For instance, we have got a very sophisticated Transmission electron microscope, all computerized (figure 7). It is a unique model made by a Japanese instrument maker. It has three functions : EDX (Energy-dispersive X-ray spectroscopy), EELS (Electron energy loss spectroscopy), and Mapping.

Figure 7. Endo's Lab TEM

BBV : Did you acquire it with industrial funds or state money ?

ME : It was state money. We also have various analytic instruments for carbon materials such as STM (scanning tunnelling microscope), TGA (thermal gravimetric analysis), FE-SEM (Field emission scanning electron microscope), Thermal conductivity analyser, Raman, XRD (X-ray diffraction), pore distribution analyser, etc.

BBV : Do you have a lot of routine reporting to your sponsors ?

ME : We have obligations towards the university. The annual report mentions how much money I get from the Ministry of Education. But how much support I get from industry this is included in the global amount of subsidies provided to the university. The annual report does not mention openly how much Endo gets from industry. I think I am one of the most funded.

BBV : Publishing or patenting ? What is the priority ? Which one is the most important for the credit and reputation of a laboratory in materials research in this country ?

ME : It is now the Japanese policy that patenting and publishing should run parallel. For me publication is more important. But as part of the national community I should keep a balance between publications and patents. The Ministry of Education recognizes and rewards patents.

BBV : Do you file patents in your own name ?

ME : It depends. If the research project was financed with state money as a national project, then the patent is a state patent. If the patent comes out of a project financed by industry or by the university then it is your individual patent.

BBV : Who gets the royalties ? you or the university ?

ME : We have a judge who decides. If we invent a product with funds from the unviersity, most of the time it belongs to ourselves.

BBV : The patent on vapor deposition carbon fiber belongs to yourself ?

ME : Yes it is my patent.

BBV : Do you have international collaborations : in which countries ? How much do they matter ?

ME : With Millie Dresselhaus, it is a private collaboration. I also have collaborations with Sussex University (U.K.) and with Mexico. In France I have friends but no more collaborations.

BBV : Did you notice differences in the research styles of various countries ?

ME : I cannot see any difference in research styles. The Japanese style is very much americanized. Or rather, our style is between the French and the American styles.

BBV : What is the French style ? And how would you characterize the American style ?

ME : American style is top-down with the state at the top. French style is rather bottom-up. In Japan it is half-half. I feel rather close to the French style but for patenting we are more like the USA. In France it is difficult to file a patent.

BBV : You have spent 30 years on one single material, carbon. But do you think that the materials generic perspective with its basic notion of structure, properties, performances and process, is useful for your research ?

ME : I think that I have a very general concept of carbon. I generalized the concept from structures to properties. Process is very important to get up with the structure in the case of carbon. Carbon science developed by studying its structures but now processing is important. You get different structures with different processes.

BBV : What aspect is the more important for you ?

ME : I am neither a specialist in processing, nor a specialist of structures. I am a carbon scientist.

BBV : What is the place of materials science in general and carbon science in particular in Japan ?

ME : Unfortunately carbon is a minor field. Semiconductor is the major field. In the minor field of carbon I should say I am number 1 or number 2.

BBV : Does carbon science attract students ?

ME : Yes many students come to work with me, because we have advanced equipment and there are job opportunities in this country : in car companies or electric companies.

BBV : Where do you locate the leading centers in the field of carbon science ?

ME : The major countries are Japan, USA, France and Germany. Then come India, then China, England and Canada.

BBV : Do you see Japan as the leader ?

No. Japan, USA, France and Germany are at the front. It depends on the field. Certainly Japan produces 70% of the carbon fibers by the aerospace applications in the USA.

BBV : Where do you locate the strengths and weaknesses of Japan ?

ME : The human network is too strong. More open competition like in the USA would be necessary. In France the system is too centralized, too concentrated.

Fin de l'enregistrement

Pour citer l'entretien :

« Entretien avec Morinobu Endo », par Bernadette Bensaude-Vincent, 26 août 2002, Sciences : histoire orale, /spip.php ?article8.

Pour citer l'entretien :

« Entretien avec Morinobu Endo », par Bernadette Bensaude-Vincent, 26 août 2002, Sciences : histoire orale, https://sho.spip.espci.fr/spip.php?article8.

Lieu : bureau de Moronibu Endo, Endo lab, Université de Shinshu, Department of electrical and electronic engineering, Wakasoko, Nagano-shi 380-8553, Japon.

Support : enregistrement sur cassette.

Transcription : Bernadette Bensaude-Vincent.

Édition en ligne : Sacha Loeve.

ARMAND Michel B., 2001-09-18

2009-12-24T01:38:28Z

Michel Armand, né en 1946, a été formé à la chimie à l'École Normale Supérieure de Saint-Cloud. Après l'obtention d'une maîtrise en chimie inorganique (matière principale, électrochimie) et un séjour au Département de Science et d'Ingénierie des Matériaux à l'Université de Stanford, il entame une thèse sur les composés d'intercalation pour les batteries à l'état solide au Laboratoire d'Ionique des solides de Grenoble (renommé ensuite Laboratoire d'Ionique et d'Électrochimie du solide, puis rattaché en 1995, avec d'autres laboratoires, au Laboratoire d'Électrochimie et de Physicochimie des Matériaux et des Interfaces (LEPMI). En 1974, Michel Armand rejoint le CNRS où il passera le reste de sa carrière française, avant de devenir, en 1995, professeur de chimie à l'Université de Montréal (Canada). Michel Armand s'attacha à dégager les propriétés électroniques des complexes d'intercalation sels de lithium-polymères. Il a contribué à la mise au point de batteries à base de lithium-polymère pour les véhicules électriques.

Biographie détaillée

MICHEL B. ARMAND (MA) : Just to introduce my career, devoted to solid state chemistry, I would remind you that in France we have a special educational system – with universities on the one hand, and the competitive grandes ecoles on the other. I came from one of these schools, the Ecole normale supérieure de Saint Cloud, where most of the students were meant to go all the way through the system. I chose to go into research. Graduating after 4 years, I applied for a student fellowship to study in the US. When I obtained a Fulbright fellowship, I went to Stanford. My supervisor was Robert Huggins and one of his post-docs was Stan Whittingham. In fact I left before submitting my PhD because I wanted to choose a research topic, namely intercalation compounds and solid-state batteries. My advisor wanted me to work on crystals and bronzes which effectively are very nice-looking but without interest for me. So I returned to France in 1972. I joined the CNRS shortly after, in 1974. The CNRS did not bother me when I did not publish for 5 years and let me supervise students before defending my thesis. I benefitted from great tolerance all through my career. I have far less publications than patents : 80 approximately. I have been on leave from the CNRS for the past 5 years while being associated with the Université de Montréal.

BERNADETTE BENSAUDE-VINCENT (BBV) : How did you get into intercalation chemistry ?

MA : Insertion or intercalation, that was the subject of my thesis. I had envisaged titanium disulfide (TiS2) as a potential candidate for intercalation but it was too expensive, too rare, so I dropped it. My doctoral research mainly consisted in trying several simple molecules as potential electrode materials. Insertion chemistry has been developed in France by Jean Rouxel. He supervised a number of doctoral students who inserted metallic ions into various compounds but he never envisaged the electrochemical applications of this kind of compounds. [En Français :] Il dirigeait un certain nombre de thésards qui rentraient des ions métalliques dans des composés mais il n'avait pas envisagé les applications électrochimiques de ce genre de composés. De même à Nancy, [Albert] Hérold travaillait sur des composés d'insertion dans le graphite mais sans penser aux applications. The first steps into intercalation of graphite were made in Germany in the 1830s by a German chemist. The ionic compounds were discovered by Faraday. He demonstrated that silver sulfide behaves as an ionic conductor. Bronzes with their beautiful rainbow colors were also known in the nineteenth century. Nineteenth-century chemistry was something fabulous. However since organic chemistry captured the attention of most chemists, they did not exploit conductivity. Moreover Dalton had won over Berthollet. They mainly considered stoichiometric compounds, and inorganic non-stoichiometric compounds were ignored. Intercalation compounds prove that Berthollet was right. English chemists name them berthollides. They had only one application in the nineteenth century : it was the famous Nernst's glower. It was a commercial success. Doped "zircone" [zirconium dioxide] is still an interesting material. One more illustration of the well-known law : on commence toujours par tomber sur le bon modèle.

HERVÉ ARRIBART (HA) : How did you begin with polymer electrolytes ?

MA : The best way to use intercalation compounds was to use a soft electrolyte. I mean the electrolytes known at that time like silver compounds and beta-alumina were not suitable because their volume changed and you cannot maintain a good interface. Plastic materials seem more suitable. So it was mainly out of pragmatic motivations that I turned my attention to polymer electrolytes.

HA : At that time intercalation compounds had been studied for about 10 years. Did you participate in this development ?

MA : In the 1970s two schools were concerned with intercalation compounds in France because solid state chemistry was well developed in this country. One was with Professor Hérold in Nancy who studied graphite intercalation compounds. The other was Professor Rouxel's. They worked on TiS2,.... and selenides and all these well-known dichalcogenides...So the chemistry was known. But nobody had thought of using intercalation compounds as electrode materials. In 1970, Stan Whittingham was a post-doc with Bob Huggins at Stanford. He was using bronzes to make measurements of the conductivity of beta-alumina. And they were making good contacts and observing the passage of ions between the two compounds because they were non-stochiometric compounds. But there was no concept of using this compound as a source of ions for storing energy. It emerged in fact in 1972. It was during a NATO conference held at Belgirate in Italy where Brian Steele suggested TiS2, what he called solid-solution electrode and suggested its possible use as an electrode material. At the same time, my own presentation was dealing with graphite intercalation compounds. After that, the field almost exploded. I mean there was an explosion of scientific publications, because first, Stan Whittingham became involved with Exxon in the program for making batteries using TiS2 as an electrode material. Second, the electrochemical community had realized the potential of these compounds. So there was an enormous activity around these compounds which peaked around let's say 1989.

HA : Would you say that the Belgirate conference was the first event ? Who participated ?

MA : You would find the major actors in solid state electrochemistry : Brian Steele, a well-known metallurgist, you had Bob Huggins, Stan Whittingham well-known for the intercalation compounds, Hagenmuller, Jean Rouxel, and the people working on beta-aluminas at that time with Wynn Jones and the people from Ford and from the British programme. The British Railway company was working in this field at that time. So this conference – unfortunately the book is out of print - was the outset of the solid-state chemistry's large role in batteries. Formerly it was known that fuel cells used ceramic compounds but then intercalation compounds would also be used for batteries.

HA : Would you say that solid-state chemistry was a discipline in itself at that time ? And which were the respective roles of American and European scientists ?

BBV : Did you consider yourself as a member of the solid-state chemistry community ?

MA : Yes, I was working in Grenoble, working in a laboratory which specialized in solid-state chemistry, spanning over high-temperature ceramics, beta-aluminas, interfacial phenomena : A quite well-known lababoratory. So I have been, I believe, soaked into this field at an early stage in my career. And also you have to say that there was a definite prominence of France in solid-state chemistry which still lasts although it is not as obvious as it used to be 15 years ago.

HA : This lab that you mentioned, its tradition was also in electrochemistry ?

MA : It was devoted to all aspects of solid-state electrochemistry. It was unique, having a big team of about 40 people solely working on solid state electrochemistry.

BBV : What was the name of the lab ?

MA : At that time it was Laboratoire d'Ionique des Solides. The name was changed when it merged with other laboratories. But at that time it was mainly a solid state laboratory partly working on liquid electrolytes. They were precursors in organic electrolytes. Back to Belgirate : suddenly the people in electrochemistry could benefit from the knowledge on intercalation compounds. I mean the chemistry of intercalation compounds : the crystallography, interpreting structure. This allowed a rapid progress.

HA : Could you say more about the French solid-state chemistry schools ?

MA : In Grenoble there was a tradition of electrochemistry dating back to the nineteenth century. It is an heritage. There is a school of engineering there because there is a need for electrochemists. There was this group which sort of nucleated around Professor Desportes and developed research on high temperature ceramics and spread into all aspects of solid-state conductors, mixed conductors, ionic conductors : oxides, glasses, silver compounds, and so there was a common attitude which was more pragmatic than that of other groups.

HA : What was the status of Solid-State Chemistry in the USA ?

MA : It was mainly pragmatic. It was part of Materials Science departments. There was no per se solid state chemistry groups. When I moved to Stanford, Bob Huggins was in a Materials Science department. There was a strong tradition of solid-state electrochemistry in the USSR. And our lab had strong bonds with laboratories in Moscow working on high-temperature fuel cells and also electrodes for MHD (magneto-hydrodynamics), a possible source for transforming fossil fuels into energy.

HA : Your own background was not in organic chemistry. How did you get this idea of polymer electrolytes ?

MA : Polymer electrolytes emerged from the fact that we needed soft electrolytes for using intercalation compounds. I had no knowledge myself of what a polymer was. I thought that polymers were a perfectly disordered state of matter that they could turn into a glass. On the other hand, the electrochemical community had also missed the fact that soft matter deserved some attention. Solid state electrochemistry was inorganic chemistry. Bridging the gap took at least 5 years.

HA : What was the role of Peter Wright, the British polymerist ?

MA : Oh he deserves credit for having made officially the first polymer electrolyte. He realized that dissolving sodium or lithium salts in poly-ethylene oxide (PEO) which at that time was used as an additive for inks or for enhancing the viscosity of water. He realized that if you make complexes and if you heat this complex it becomes conductive. But what he did not realize, because of the gap between polymer chemistry and electrochemistry, was that such complexes had an enormous potential for making batteries when working in conjunction with intercalation compounds. So when I started myself to consider PEO as a solid electrolyte, while I was in Stanford, I had not heard of Wright's paper. It was natural to think of polymers because the problem was the variation in the volume of the electrolyte. I called a colleague of mine in Grenoble to ask him which macromolecule could be used. He mentioned PEO. I ordered it. I mixed it with lithium bromide, I measured the conductivity. Nothing. I dropped the subject. Later when I read Wright's paper in 1975, I understood that I had lacked intuition. Had I heated above 50°C, I would have observed conductivity. When I saw Peter Wright's paper I thought he had found the compound. Now it has to be generalized. So what was lacking was 1) were these coumponds any real conductors ; 2) could they be made for the metal whose intercalation chemistry was prevalent, i.e. lithium. This was very rapidly approved. There was this presentation in St Andrews and people jumped into the field from both sides : electrochemists started making or buying polymers or and polymer chemists started measuring conductivities.

HA : It seems that understanding the mechanisms of conductivity in polymer proved to be difficult.

MA : Oh yes. The theories were there but there was no common application. The polymerists were well aware that the diffusion or transport of material in an amorphous structure was obeying a special law which was called the free volume law. Polymer chemists knew a theory first proposed in the twenties or the thirties which pointed to a temperature which plays the crucial role from a thermodynamical point of view : the glass transition temperature which determines everything. In solid state electrochemistry, the classical Arrhenius law was obeyed most of the time. In fact if you look after 20 years you realize that the situation is not so simple that in some polymers Arrhenius law was sometines obeyed, and that in very high temperature beta-alumina the free volume is sometimes interfering.

HA : Were there colleagues of yours in Grenoble working on amorphous solids ? Did it help you ?

MA : We had good relationships, scientific discussions about the discrepancies between glasses and polymers. Discrepancies and also frustration because the best conductors not especially for lithium are glasses, compounds which are brittle, hard and in which you imagine that it would be more difficult for ions to crawl than in soft matter like polymers. And to our surprise polymers were very good conductors at 60-80°C, warm, lukewarm temperatures. At room temperature conductivity dropped to almost insulators while glasses remained conductors. This situation has been kept for almost 25 years. Trying to break the tg barrier to avoid having a drop of conductivity barrier when you get close to the glass transition temperature of soft matter of activation energy has been the main challenge of research.

HA : When you started to have contacts with industrial companies did you get into trouble with the CNRS. How did you arrange the contracts ?

MA : As soon as we made the first polymer battery and realized its potential we applied for a patent through the CNRS. We did not realize that the patent filing was delayed a couple of days after the presentation in St Andrews. For us it was not very important because in a naive belief we thought that if you speak publicly you may not have your idea stolen from you. But in fact no, according to the French law, if you disclose your invention it is no longer patentable. In the US you are supposed to be able to disclose your invention and you have ten years to file your patent. You are protected because you are the inventor. But stupidly enough because we did not realize, not knowing the law, the patent was extended one year after its filing date and not the date of the St Andrews presentation. In fact the patent was not cancelled but a number of our claims were withdrawn. Surprisingly, it was possible to keep most of the claims in the European litigation but a re-issue was asked at the patent office in the US. It became a nightmare. I will be very frank and provocative in saying that the US patent office displayed a kind of protectionism : the file was lost two times, the examinor was changed many times. We finally ended up sending a lawyer especially to discuss with the examinor and he said that it was absolutely obvious that the examination should have been made before and so on. Finally the patent was re-issued with one claim just one year before the end of its life. In any case this did not deter Elf Aquitaine to start doing common research on this subject. At this time, oil companies were trying to diversify their activity, -solar energy and so on - trying to have a green image. For a while we worked together and we were joined very rapidly by Morselus Contender which was the electricity utility of Hydro-Quebec which is like PTNE or in the US, Edison or like EDF in France. This company mostly relies on hydro-electric power with a lot of hydro-electric possibilities. The cheapest electricity in the world is in Quebec. And they were interested in my goal, my dream : having an electric car, for pollution reasons.

BBV : Which were the terms of the collaboration between Hydro-Quebec, Elf-Aquitaine and the CNRS ?

MA : This is also a subject of controversy. I will be very frank. The CNRS did something that it would not do anymore because it has learnt the lesson. It gave the property of the patent to Elf-Aquitaine who then sold back 50% of the co-property to Hydro-Quebec. In this sense, I think that whatever the country where I work, the state research bodies – NSF or CNRS or any other agency – should never give up patent property. This was the cause of many troubles because it gave Elf Aquitaine complete power over the future of the project.

BBV : What was the reaction of the CNRS when Elf sold its part of the project ?

MA : CNRS could not object because they had made this mistake of giving the property of patent instead of giving the license. Which should never be the case. The government should always be in a position to make the best use of the research which uses tax money. It should be in control of the output of public research.

BBV : Why did you chose to work in Montreal instead of staying in Grenoble ?

MA : It was supposed to be for one year. And we felt five years ago that we were in the final part of the race. A start-up company was making prototypes. The USABC, United State Advanced Battery Consortium, made the choice to invest heavily in solid state batteries. So I thought that it would be easier to work in Montreal than crossing the Atlantic four times a year.

HA : You mentioned the role of electric vehicle in your research program. How would you characterize the role of state programs ? And the private programs conducted by automobile companies.

MA : In the early eighties there was no serious program in electric cars. There was a small activity. People were interested but they did not believe that the electric vehicle would be emblematic (?) before the mid twenty-first century.

BBV : What was the role of EDF (Electricité de France) ?

MA : They were not interested, in the assumption that nuclear power was so abundant that they would not need it. They did not have the expertise : they needed to work in the field of batteries. They left this role to companies such as CGE (Compagnie Générale d'Electricité). They were certainly interested in batteries for load-leveling but they did not invest into batteries which seemed in any case too far away from applications. The people in charge of developing companies were CGE in France or Duracell in the US or whatever battery companies. People did not realize that the solid-state polymer battery is completely different from conventional batteries in terms of technology : it's more akin to paper mill, or printing technology : we are speaking about thin films, and high speed. Solid state polymer batteries have a high surface, thin film configuration. Inspiration and information came from the paper and the film technologies or printing technology. Batteries and fuel cells are still some of the best for producing electricity locally as a co-generator. Intercalation compounds are used for portable items.

HA : After 30 years what is your feeling about the role of Solid State Ionics ?

MA : Its importance has been reinforced recently by the concern for batteries and fuel cells. Most of the driving forces for Solid State chemistry were in the field of energy, the batteries and the fuel cells.

HA : How do you see the future ?

MA : The future ? We need to use energy more efficiently, to reduce pollution... Definitely the near future will be hybrid cars in which we decrease by a factor 2 or possibly 3 the consumption of the car by coupling a normal internal combustion engine well attuned for working at its maximum efficiency with batteries. The batteries are here to provide power for acceleration and also to absorb power every time you break. That way you make better use of your fossil fuel. This is what Japanese car makers Toyota and Honda are going to commercialize. These companies are losing on these cars but they were overwhelmed by the demand. People creating these hybrid cars are so enthusiastic about the feeling of a soft ride, almost noiseless, and low consumption. Taxi companies in Lausanne are among the first. There is also a niche for truly electric cars. Solid-state batteries are ready. If our information are good, there will be solid-state batteries at the Hydro-Quebec. The company will make them available to be tested by the public at the next electrical vehicle (EV) meeting in Montreal next month. This car can be driven for 200 or 300 km on a single charge which makes it suitable for daily commuters, especially for people with a recharging facility in their garage. These cars are ready and it is just a question of political will. On the other hand, there is definitely some lobbying from oil companies, and car companies are not yet willing to change their habits. They are going to sub-contract the making of electronics for EV, the batteries for the electric motor. So they are going to have a less dominating role in the making of the cars. There is some resistance against such a change. Now that the California law has been passed prescribing 10% of the new vehicles with 0% emission hybrid cars are taken seriously unlike in the eighties. They still have to reach political acceptance.

HA : Beta-aluminas have been considered as model-materials and they prompted industrial developments. Do you consider that there is a future for this material ?

MA : The sodium-sulfur batteries produced by Zebra companies have demonstrated their ability to be used for the EV. It's a question of price. There was also a concern for safety because we are speaking of batteries operating at 300°C but most of these issues have been addressed. The main problem is the cost. It makes sense to work on this Zebra batteries for load-leveling. This battery has an almost endless life. In this case the investment can reach very high levels because there will be a return of investment over 10 to 20 years. So the price is less drastic than for a car whose lifetime is 5 to 7 years depending on the countries. And polymer batteries working between 60 and 80°C are very easy to manage. I believe that 20$ per KW/h for stored energy can be made with a polymer battery because the technology is different from that of conventional batteries. They can be made with a very high volume of production, high speed, high conductivity. The same way paper is not expensive although the machinery used to make paper is extremely expensive. The productivity is enormous. Polymer batteries have the same characteristics.

BBV : The EV is your dream. What attempts did you make to convince and get support from state agencies and car companies ?

MA : There are 3 stages : research, R&D and development. I never had problems at the research level. This was science, we had the CNRS resources. We were lucky in having Hydro-Quebec joining the research team. Michel Gauthier who was the head of the research group in Hydro-Quebec convinced this company to invest heavily in R&D. Several millions of dollars a year for R&D invested in long-term research. By contrast the investment by oil-companies was only superficial. That is why Elf sold the project to a Japanese company who did not contribute to its advance.

Fin de l'enregistrement

Pour citer l'entretien :

« Entretien avec Michel B. Armand », par Bernadette Bensaude Vincent et Hervé Arribart, 18 septembre 2001, Sciences : histoire orale, /spip.php ?article8.

Pour citer l'entretien :

« Entretien avec Michel B. Armand », par Bernadette Bensaude Vincent et Hervé Arribart, 18 septembre 2001, Sciences : histoire orale, https://sho.spip.espci.fr/spip.php?article8.

Lieu : Paris, France.

Support : enregistrement sur cassette.

Transcription : Bernadette Bensaude-Vincent.

Édition en ligne : Sacha Loeve.