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 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


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


Élaboration de mousses céramiques

Imprégnation d’une matrice poreuse

Moussage direct par soufflage de gaz


1. Imprégnation d’une matrice poreuse

Test d’oursins


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


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)


SrSO4

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


PbCO3


Mesostructured Cellular Foams

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

template = micro-émulsion ‘eau-huile’

S ≈ 1000 m2/g

Volume poreux ≈ 80%


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


2. Dégagement gazeux

décomposition de H2O2 avec

libération de O2 au sein d’un gel de V2O5

V2O5 + H2O + HDA


10 m

1g de V2O5 donne ≈ 2 litres de mousse


001

003

002

004

005

d = 33Å


surfactant

V2O5 sol

porous membrane

gaz

Dégagement gazeux dans une suspension colloïdale

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


600 µm

600 µm

600 µm

750 µm

La taille des pores dépend du flux gazeux

600 µm

750 µm


La morphologie se conserve au chauffage

mousse V2O5-Tergitol f

25°C

mousse V2O5-Tergitol

600°C

600 µm

750 µm


Mousses de TiO2

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


Aerogels


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


Pc

o

liquide

Séchage supercritique

solide

Tc = 375°C Pc = 218 atm.

gaz

Tc

Aérogels

mousse

porosité ≈ 99%


Solide très léger

mille fois moins dense que le verre

Volume poreux ≈ 99%


Sculptures sur aérogels

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


Super isolant

99.8% air + 0.02% silice

39 fois plus isolant

que les meilleures fibres de verre


sandwich :glass / aerogel / glass

shade

40°

20°

-15°

outside

inside

light absorbing layer

Isolation dans le bâtiment


Fenêtres isolantes


Pathfinder sur Mars

protection de l’électronique

contre les chocs thermiques


La mission Stardust

Capture des particules

dans un aerogel

collecteurs des poussières interstellaires

Jet Propulsion Laboratories


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