Les mousses céramiques

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1 Les mousses céramiques
Mousses commerciales : silice, alumine, zircone, mullite, cordiérite, SiC, ... Isolation thermique ou acoustique Supports catalyse, greffage, ….

2 Les verres Vycor SiO 2 ≈ 60% Na O ≈ 10% B O 3 ≈ 30% R7T7 Vycor Pyrex

3 décomposition spinodale en deux phases
Recuit décomposition spinodale en deux phases phase riche en silice insoluble phase riche en B 2 O 3 soluble Dissolution sélective de la phase riche en B par traitement acide support poreux Recuit ≈ 1000°C verre de silice pratiquement pure

4 Élaboration de mousses céramiques
Imprégnation d’une matrice poreuse Moussage direct par soufflage de gaz

5 1. Imprégnation d’une matrice poreuse
Test d’oursins

6 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

7 Monocristaux de calcite
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 100 m Monocristaux de calcite (≈ 200 mm)

8 SrSO4 F. Meldrum, J. Mater. Chem. 16 (2006) 408

9 PbCO3

10 Mesostructured Cellular Foams
G. Stucky et al. Chem. Mater. 12 (2000) 686 template = micro-émulsion ‘eau-huile’ S ≈ 1000 m2/g Volume poreux ≈ 80%

11 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

12 décomposition de H2O2 avec libération de O2 au sein d’un gel de V2O5
2. Dégagement gazeux décomposition de H2O2 avec libération de O2 au sein d’un gel de V2O5 V2O5 + H2O + HDA

13 10 m 1g de V2O5 donne ≈ 2 litres de mousse

14 001 002 003 004 005 d = 33Å

15 Dégagement gazeux dans une suspension colloïdale
R. Backov et al. Chem. Mater. 17 (2005) 644 V2O5 sol surfactant porous membrane gaz

16 La taille des pores dépend du flux gazeux
600 µm 750 µm 600 µm 600 µm 600 µm 750 µm

17 mousse V2O5-Tergitol f 25°C mousse V2O5-Tergitol 600°C
La morphologie se conserve au chauffage mousse V2O5-Tergitol f 25°C mousse V2O5-Tergitol 600°C 600 µm 750 µm

18 Mousses de TiO2 R. Backov et al. J. Mater. Chem. 15 (2005) 3887

19 Aerogels

20 formation de craquelures séchage hyper-critique
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

21 Aérogels o Séchage supercritique mousse porosité ≈ 99% Pc
Tc solide liquide gaz o Aérogels Séchage supercritique Tc = 375°C Pc = 218 atm. mousse porosité ≈ 99%

22 Solide très léger mille fois moins dense que le verre
Volume poreux ≈ 99%

23 Sculptures sur aérogels
I. Michalou, J. Non-Cryst. Solids, 350 (2004) 61

24 que les meilleures fibres de verre
Super isolant 99.8% air % silice 39 fois plus isolant que les meilleures fibres de verre

25 sandwich : glass / aerogel / glass
Isolation dans le bâtiment outside inside sandwich : glass / aerogel / glass -15° 40° 20° light absorbing layer shade

26 Fenêtres isolantes

27 protection de l’électronique contre les chocs thermiques
Pathfinder sur Mars protection de l’électronique contre les chocs thermiques

28 Capture des particules
La mission Stardust Capture des particules dans un aerogel collecteurs des poussières interstellaires Jet Propulsion Laboratories