Les mousses céramiques
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Les mousses céramiques. Mousses commerciales : silice, alumine, zircone, mullite, cordiérite, SiC,. Isolation thermique ou acoustique Supports catalyse, greffage, …. SiO. ≈ 60% Na. O ≈ 10% B. O. ≈ 30%. 2. 2. 2. 3. R7T7. Vycor. Pyrex. Les verres Vycor.

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Les mousses céramiques

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Presentation Transcript


Les mousses c ramiques

Les mousses céramiques

Mousses commerciales : silice, alumine, zircone, mullite, cordiérite, SiC, ...

Isolation thermique ou acoustique

Supports catalyse, greffage, ….


Les mousses c ramiques

SiO

≈ 60% Na

O ≈ 10% B

O

≈ 30%

2

2

2

3

R7T7

Vycor

Pyrex

Les verres Vycor


Les mousses c ramiques

décomposition spinodale en deux phases

insoluble

phase riche en silice

phase riche en B

O

soluble

2

3

Recuit

Dissolution sélective de la phase riche en B par traitement acide

support poreux

Recuit ≈ 1000°C verre de silice pratiquement pure


Les mousses c ramiques

Élaboration de mousses céramiques

Imprégnation d’une matrice poreuse

Moussage direct par soufflage de gaz


Les mousses c ramiques

1. Imprégnation d’une matrice poreuse

Test d’oursins


Les mousses c ramiques

Test d ’oursin

les pores forment un réseau

hexagonal 2D

Structure poreuse bicontinu

H.A. Schwarz, Gesammelte Mathematische Abhandlugen (1890)

pores et murs ont le même volume

et la même morphologie

mais ne se croisent jamais


Les mousses c ramiques

100 m

Synthèse de monocristaux de calcite poreux

F.C. Meldrum et al, Adv. Mater. 14 (2002) 1167

Polymérisation d’un moule organique dans les pores

dissolution du test d’oursin

Précipitation contrôlée de CaCO3

CaCl2 + Na2CO3

dans le moule polymère

Élimination du polymère par calcination

Monocristaux de calcite

(≈ 200 mm)


Les mousses c ramiques

SrSO4

F. Meldrum, J. Mater. Chem. 16 (2006) 408


Les mousses c ramiques

PbCO3


Les mousses c ramiques

Mesostructured Cellular Foams

G. Stucky et al. Chem. Mater. 12 (2000) 686

template = micro-émulsion ‘eau-huile’

S ≈ 1000 m2/g

Volume poreux ≈ 80%


Les mousses c ramiques

Mousses de silice

R. Backov et al. J. Mater. Chem. 14 (2004) 1370

Hydrolyse acide de Si(OEt)4 en présence de surfactant TTAB

Formation d’une émulsion par addition de dodécane

Calcination à 650°C

TTAB = TetradecylTrimethylAmmonium Bromide


Les mousses c ramiques

2. Dégagement gazeux

décomposition de H2O2 avec

libération de O2 au sein d’un gel de V2O5

V2O5 + H2O + HDA


Les mousses c ramiques

10 m

1g de V2O5 donne ≈ 2 litres de mousse


Les mousses c ramiques

001

003

002

004

005

d = 33Å


Les mousses c ramiques

surfactant

V2O5 sol

porous membrane

gaz

Dégagement gazeux dans une suspension colloïdale

R. Backov et al. Chem. Mater. 17 (2005) 644


Les mousses c ramiques

600 µm

600 µm

600 µm

750 µm

La taille des pores dépend du flux gazeux

600 µm

750 µm


Les mousses c ramiques

La morphologie se conserve au chauffage

mousse V2O5-Tergitol f

25°C

mousse V2O5-Tergitol

600°C

600 µm

750 µm


Les mousses c ramiques

Mousses de TiO2

R. Backov et al. J. Mater. Chem. 15 (2005) 3887


Les mousses c ramiques

Aerogels


Les mousses c ramiques

Séchage des gels

formation de craquelures

au cours du séchage

DP = 2gcos/r

Difficulté de faire des pièces massives

séchage lent

additifs chimiques

séchage hyper-critique


Les mousses c ramiques

Pc

o

liquide

Séchage supercritique

solide

Tc = 375°C Pc = 218 atm.

gaz

Tc

Aérogels

mousse

porosité ≈ 99%


Les mousses c ramiques

Solide très léger

mille fois moins dense que le verre

Volume poreux ≈ 99%


Les mousses c ramiques

Sculptures sur aérogels

I. Michalou, J. Non-Cryst. Solids, 350 (2004) 61


Les mousses c ramiques

Super isolant

99.8% air + 0.02% silice

39 fois plus isolant

que les meilleures fibres de verre


Les mousses c ramiques

sandwich :glass / aerogel / glass

shade

40°

20°

-15°

outside

inside

light absorbing layer

Isolation dans le bâtiment


Les mousses c ramiques

Fenêtres isolantes


Les mousses c ramiques

Pathfinder sur Mars

protection de l’électronique

contre les chocs thermiques


Les mousses c ramiques

La mission Stardust

Capture des particules

dans un aerogel

collecteurs des poussières interstellaires

Jet Propulsion Laboratories


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