Les mousses céramiques

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

Isolation thermique ou acoustiqueSupports catalyse, greffage, ….

Les verres Vycor

R7T7

Vycor

Pyrex

SiO2 ≈ 60% Na2O ≈ 10% B2O3 ≈ 30%

décomposition spinodale en deux phases

phase riche en silice insoluble

phase riche en B2O3 soluble

Dissolution sélective de la phase riche en B par traitement acide

Recuit ≈ 1000°C verre de silice pratiquement pure

Recuit

support poreux

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

Structure poreuse bicontinu

pores et murs ont le même volume

et la même morphologie

mais ne se croisent jamais

les pores forment un réseau hexagonal 2D

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

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 m)

100

SrSO4

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

PbCO3

S ≈ 1000 m2/g

Volume poreux ≈ 80%

Mesostructured Cellular Foams

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

template = micro-émulsion ‘eau-huile’

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

Formation d’une émulsion par addition de dodécane

Calcination à 650°C

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

TTAB = TetradecylTrimethylAmmonium Bromide

décomposition de H2O2 avec

libération de O2 au sein d’un gel de V2O5

2. Dégagement gazeux

V2O5 + H2O + HDA

1g de V2O5 donne ≈ 2 litres de mousse

10

001

002 003

004 005

d = 33Å

V2O5 sol surfactant

porous membrane

gaz

Dégagement gazeux dans une suspension colloïdale

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

750 µm

600 µm

La taille des pores dépend du flux gazeux

600 µm 750 µm

600 µm600 µm

750 µm

600 µm

mousse V2O5-Tergitol f25°C

mousse V2O5-Tergitol600°C

La morphologie se conserve au chauffage

Mousses de TiO2

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

Aerogels

Séchage des gels

formation de craquelures au cours du séchage

Difficulté de faire des pièces massives

séchage lentadditifs chimiques

séchage hyper-critique

P = 2cos/r

Aérogels

mousse

porosité ≈ 99%

Séchage supercritique

Tc = 375°C Pc = 218 atm.

Pc

Tc

solideliquide

gaz

o

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

99.8% air + 0.02% silice

39 fois plus isolant

que les meilleures fibres de verre

Super isolant

outside inside

sandwich :glass / aerogel / glass

-15°

40°

20°

light absorbing layer

shade

Isolation dans le bâtiment

Fenêtres isolantes

Pathfinder sur Mars

protection de l’électroniquecontre les chocs thermiques

Capture des particulesdans un aerogel

Jet Propulsion Laboratories

La mission Stardust

collecteurs des poussières interstellaires