Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche

En fonction de la Loi fédérale du 4 octobre 1991 sur les écoles polytechniques fédérales (Loi sur les EPF), L'EMPA fait partie des établissements de recherche du domaine des Écoles polytechniques fédérales, c'est un établissement autonome de droit public de la Confédération. Il fait de la recherche dans son domaine d'activité, fournit des prestations techniques et scientifiques et est à disposition des hautes écoles pour l'enseignement et la recherche. Les dispositions qui régissent les EPF lui sont applicable par analogie[1].

Avec sa vision stratégique « Matériaux et technologies pour un avenir durable », l'Empa se donne pour but de développer des solutions aux problèmes prioritaires de l'industrie et de la société, par exemple dans les domaines de l'énergie, de l'environnement, de la mobilité, de la santé et de la sécurité. Dans ses axes de recherche, elle travaille sur les thèmes des matériaux nanostructurés[2], de l'environnement construit durable[3], des ressources naturelles et des polluants, des technologies énergétiques ainsi que de la santé et des performances humaines.

En 2015, son budget annuel se montait à 182 millions de francs suisses, dont 107 millions à titre de contribution fédérale et environ 61 millions de francs de moyens tiers, dont 45 millions de francs provenant du financement externe de projets de recherche et 11 millions des recettes de services.

Le changement de son orientation de l'essai des matériaux vers la recherche se reflète aussi dans son nom : depuis 1988, sa dénomination officielle est « Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche ». À partir de 2001, sa nouvelle orientation stratégique devient de plus en plus visible : le nombre de ses publications scientifiques a passé de 67 en 2001 à plus de 630 en 2015 ; le nombre de ses projets de recherche financés par le Fonds national suisse de la recherche scientifique a augmenté durant la même période de 5 à 120. Le montant des moyens tiers s’est aussi accru, de 33,8 millions de francs en 2000 à près de 61 en 2015. L'Empa participe actuellement à plus de 60 projets du programme-cadre pour la recherche et le développement technologique de l'UE. En 2021 il s'implique en particulier dans l'utilisation de matériaux recyclés à 97% dans la construction[4].

La recherche appliquée et le développement se trouvent au centre des activités de l'Empa, souvent en partenariat étroit avec des entreprises industrielles. Dans ces activités, l'Empa poursuit une approche interdisciplinaire – des scientifiques et des ingénieurs de nombreuses disciplines travaillent en commun dans la majorité de ses projets. L'Empa soutient aussi les deux écoles polytechniques fédérales (EPF) de Zurich et de Lausanne ainsi que des universités et des hautes écoles spécialisées dans leur enseignement, et s'engage au travers de l'Académie Empa dans l'organisation de congrès scientifiques, de conférences, de séminaires et de cours de formation et de perfectionnement. Ces manifestations s'adressent aux scientifiques ainsi qu’aux spécialistes de l'industrie et de l'économie, mais aussi pour certaines, telles que les « Apéros scientifiques », à un public plus large.

1880 – Entrée en activité du Laboratoire d’essai des matériaux de construction. Ludwig von Tetmajer, professeur de technique des matériaux, est son premier directeur. Le laboratoire est hébergé dans les locaux du «Polytechnikum» à Zurich (l’actuelle EPF de Zurich).

1891 – Tetmajer se voit chargé d’éclaircir les causes de l’effondrement du pont ferroviaire de Munchenstein construit par Gustave Eiffel. Il démontre en peu de temps que l’hyperbole d’Euler utilisée jusqu’ici ne peut s’appliquer que dans le domaine élastique du type d’acier utilisé pour ce pont.

1895 – Première apparition de la dénomination Laboratoire fédéral d’essai des matériaux.

1937 – Intégration du Laboratoire d’essai suisse de St-Gall, lui-même issus en 1911 de l’Office de contrôle des textiles. L’Empa se voit attribuer un nouveau nom: Laboratoire fédéral pour l’essai des matériaux et institut de recherche pour l’industrie, la construction et les arts et métiers.

1962 – Déménagement de l’Empa à Dübendorf, dans la banlieue de Zurich. Sur ce site, ses activités principales se situent dans les domaines du génie civil, des techniques de sécurité, de la technique des surfaces, des matériaux métalliques, des matériaux composites, des essais non destructifs, de la chimie analytique, de l’analyse des gaz d’échappement et de l’air atmosphérique, des installations des bâtiments, de la physique du bâtiment, de l’acoustique et de la lutte contre le bruit.

1988 – Orientation nouvelle vers la recherche. L’Empa s’appelle dorénavant Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche.

1996 – L’Empa à St-Gall emménage dans son nouvel immeuble «Im Moos». Sur ce site, les activités principales de l’Empa sont la physiologie de l’habillement, les systèmes de protection personnelle, les fibres et les textiles fonctionnels, les matériaux biocompatible, la modélisation des matériaux et des images ainsi que l’analyse des risques technologiques.

2001 – L’Empa accroît encore son orientation prioritaire vers la recherche et les développements innovateurs; le transfert du savoir et les prestations de service de haut niveau demeurent cependant une composante importante de son portefeuille d’activités. Une commission de la recherche, composées de personnalités scientifiques internationales, est créée pour évaluer à intervalles réguliers les activités de recherche de l’Empa.

2003 – La nanotechnologie fait son entrée à l’Empa. Le nouveau laboratoire «nanotech@surfaces» travaille sur les nanostructures, les nanotubes comme sources d’électrons et sur les couches quasi-cristallines. Un laboratoire «Polymères fonctionnels» est créé à Dübendorf.

2004 – Création d’un autre nouveau laboratoire à Dübendorf: «Nanoscale Materials Science». Ce laboratoire se concentre sur le développement et l’analyse des surfaces et des revêtements nanostructurés.

2005 – Fondation par l’Empa, en commun avec la Warsaw University of Technology et la AGH University of Science and Technology de Cracovie, de la « International PhD School Switzerland – Poland », à laquelle participent entre-temps aussi l’EPF de Zurich, l’Université Jagellone de Cracovie et l’Université de Varsovie. Cette collaboration avec les nouveaux pays membres de l’UE s’est depuis lors notablement élargie dans le cadre du «Milliard de cohésion», la contribution de la Suisse à l’élargissement à l’Est de l’UE, notamment au travers de nombreux projets de recherche communs ainsi que de manifestations communes telles que les «Swiss-Polish Science & Technology Days», qui se sont déroulés pour la première fois en 2010 à Varsovie.

Création d’autres laboratoires de recherche: «Matériaux et nanomécanique», «Mechanical Systems Engineering», «Mechanics for Modelling and Simulation», «Biomaterials», «Materials-Biology Interactions», «Hydrogen & Energy» sowie ainsi que «Catalyse et chimie du solide». En 2006, création du «Center for Synergetic Structures», un partenariat public-privé de l’Empa et de l’entreprise Festo AG, qui se consacre au développement de structures porteuses ultralégères innovatrices.

2008 – L’Empa fonde l’incubateur d’entreprises «glaTec» à Dübendorf pour encourager et soutenir l’établissement de jeunes entreprises innovatrices dans l’environnement de l’Empa. Cet incubateur est le pendant du «tebo» qui existe depuis 1996 à l’Empa à St-Gall. L’Empa développe aussi fortement ses activités dans le domaine de la photovoltaïque. Par ailleurs un accord de collaboration étroite est conclu avec le «National Institute for Materials Science» (NIMS) japonais qui a ouvert en 2010 un bureau de liaison au glaTec.

2010 – L’Empa renforce ses activités de développement d’affaires et créée de nouveaux modèles de partenariat, par exemple en développant des modèles de coopération spécialement adaptés à ses partenaires industriels. Des partenariats stratégiques sont entre autres conclus dans les domaines des piles à combustibles, des applications medtech et des concepts de mobilité durable. Cette même année, l’Empa révise son portefeuille de recherche et focalise encore davantage toutes ses activités dans ses cinq axes de recherche sur ce qui est finalement son domaine d’activité central: Utiliser la recherche et les technologies pour créer des innovations commercialisables.

En 2011 et 2012, l'Empa s'engage avec grand succès dans près de 25 projets financés par la Commission pour la technologie et l'innovation (CTI) dans le cadre des mesures d'accompagnement contre le francfort destinées à renforcer la force innovatrice et la compétitivité des entreprises suisses.

En 2014, le gouvernement suisse lance un programme prioritaire de soutien de la recherche énergétique; huit centres de compétences  («Swiss Competence Centers for Energy Research», SCCER) sont créés afin d'améliorer le réseautage entre les Hautes écoles et les des institutions de la recherche dans le domaine de la recherche énergétique et de favoriser les synergies. L'Empa assume, en tant que «Leading House» la direction de l'un d'eux dans le domaine de la recherche sur l'efficacité énergétique des bâtiments et des quartiers («Future Energy-Efficient Buildings & Districts», FEEB&D) avec pour objectif de réduire d'un facteur cinq la consommation d'énergie du parc immobilier suisse d'ici 2050.

En 2014 a lieu de premier  coup de pioche de NEST, un concept de bâtiment novateur qui doit aider, en commun avec des partenaires industriels, à amener plus rapidement à leur maturité commerciale des technologies et des produits dans le domaine de la construction et de l'énergie. NEST se compose d'une ossature centrale –  dénommée «Backbone» – et de trois plateformes ouvertes sur lesquelles sont installés des modules et recherche et d'innovation selon le principe «Plug-&-Play».

En 2015, la construction du « Backbone » de NEST est achevée et la construction des différents modules débute.

En 2015 encore, l'Empa ouvre une deuxième plateforme de démonstration et de transfert de technologie consacrée au domaine de la mobilité: move. Cette plateforme permet de développer et de tester en pratique réelle de nouveaux concepts de motorisation présentant des émissions de CO₂ notablement plus basses tels que, par exemple, la propulsion à l'hydrogène, différents concepts d'hybridation ou des moteurs à gaz optimisés. La source d'énergie utilisée est l'électricité excédentaire des installations photovoltaïques et des centrales hydro-électriques dont la production fluctue fortement dans le temps[5]. Cette électricité est utilisée pour la synthèse d'hydrogène par électrolyse de l'eau, hydrogène qui, avec du CO₂, peut alors aussi servir à la synthèse de méthane (concept power-to-gas). Simultanément un troisième plateforme est mise en exploitation, le ehub (Energy Hub) qui, à la manière d'une centrale de commutation, gère et coordonne les flux d'énergie entre NEST et move avec leurs différents producteurs et utilisateurs. ehub assure ainsi un approvisionnement en énergie optimisé qui permet de tenir compte des fluctuations temporelles importantes des sources d'énergie, telles que les centrales éoliennes et photovoltaïques, grâce à ses différents accumulateurs temporaires pour différents supports énergétiques.

En 2020, l'EMPA collabore avec différents partenaires pour élaborer une directive d’homologation de stations-service, avec les autorités et les agences spécialisées, pour démarrer un réseau national de stations-service à hydrogène[6].

• 1880–1901 : Ludwig von Tetmajer (en)
• 1901–1924 : François Schüle
• 1924–1949 : Mirko Roš
• 1949–1969 : Eduard Amstutz
• 1969–1988 : Theodor H. Erismann
• 1989–2001 : Fritz Eggimann
• 2001–2009 : Louis Schlapbach
• 2009–2022 : Gian-Luca Bona
• depuis 2022: Tanja Zimmermann