Elaboration d'aerogels de silice monolithiques et etude des relations entre leur structure et leur conductivite thermique equivalente

par ARNAUD RIGACCI

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de PATRICK ACMARD.

Soutenue en 1998

à l'EMP .

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  • Résumé

    Dans le domaine du batiment, la recherche du confort thermique et le souci de minimisation des pertes de chaleur imposent l'amelioration des performances energetiques des vitrages. C'est dans ce cadre que s'inscrivent les travaux menes depuis une quinzaine d'annees sur le vitrage a aerogel de silice. A l'etat monolithique, ce materiau offre en effet la remarquable particularite d'allier isolation thermique et transparence. La presente etude a pour but la connaissance et la comprehension de l'influence des parametres d'elaboration sur les caracteristiques structurales et sur le comportement thermique de ce materiau. Ce travail pluridisciplinaire se scinde donc en trois parties interconnectees : la synthese, la caracterisation structurale des produits obtenus et l'etude de leur conductivite thermique. Les aerogels etudies sont elabores selon un procede brevete par les membres du pacte ademe (gelification en catalyse hf, dans l'ethylacetoacetate, a partir de prepolymeres de teos et sechage dans les conditions supercritiques du co#2). Afin de balayer leur complexe structure, la caracterisation structurale fait appel a de nombreuses methodes d'investigation complementaires (meb haute resolution, microscopie de force atomique, diffusion des rayons x aux tres petits angles, porosimetrie mercure, thermoporometrie a l'eau et adsorption de gaz). La conductivite thermique equivalente est mesuree grace a la technique de la sonde a choc. Le processus de sechage en grand autoclave conduit a des monolithes de grande taille (13 13 cm#2) avec une assez bonne reproductibilite. Les resultats structuraux permettent d'une part, de proposer un modele textural en filaments, et d'autre part, de mettre en evidence les influences respectives du taux d'hydrolyse du prepolymere et de sa fraction volumique en solution sur les diametres des particules et des amas, les diametres et volumes poreux ainsi que sur les surfaces specifiques. Il apparait que les conductivites thermiques mesurees sont entachees d'erreur de par un contact entre la sonde et les echantillons. L'application, dans la cellule de base representative du monolithe, d'un modele analytique conductif de type zeng, aboutit a un mode de correction des valeurs experimentales. Il est alors montre que la conductivite thermique equivalente et la conduction solide apparente croissent avec la fraction volumique de precurseur en solution ainsi qu'avec le taux d'hydrolyse, alors que la conduction gazeuse apparente decroit.


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  • Détails : 388 P.
  • Annexes : 243 REF.

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