Elaboration de matériaux zéolithiques pour la décontamination moléculaire en orbite

par Guillaume Rioland

Thèse de doctorat en Chimie des matériaux

Sous la direction de Joël Patarin.

Soutenue le 06-06-2016

à Mulhouse , dans le cadre de École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) , en partenariat avec Institut de Science des Matériaux de Mulhouse (laboratoire) et de Institut des Sciences des Matériaux / IS2M (laboratoire) .


  • Résumé

    Dans le domaine spatial, la contamination moléculaire est un problème important pouvant affecter considérablement la performance des instruments embarqués. Selon l’environnement thermique, certaines molécules polluantes provenant du dégazage sous vide des matériaux constitutifs des satellites viennent en effet se déposer sur les surfaces sensibles telles que les optiques et les différents détecteurs. Grâce à leur structure microporeuse organisée qui leurs confère de remarquables capacités d’adsorption, les zéolithes sont des solides de choix pour minimiser les risques de pollution. Les pastilles, billes et peintures zéolithiques offrent plus précisément l’avantage d’être directement intégrées dans la structure interne des satellites, sont légères et non pulvérulentes. C’est pourquoi l’objectif de cette thèse est d’étudier la mise en forme de poudre zéolithique. Les propriétés mécaniques et les propriétés d’adsorption des objets obtenus seront étudiées pour confirmer leur utilisation dans le domaine du spatial.Au cours de ce travail, trois mises en forme ont été développées : les pastilles, les billes et les peintures zéolithiques. Les pastilles zéolithiques ont présenté des propriétés mécaniques très intéressantes, contrairement aux billes zéolithiques qui peuvent engendrer une contamination particulaire lors de la mise en orbite du satellite (vibrations). Les capacités d’adsorption de ces deux mises en forme sont satisfaisantes : des molécules telles que le n-hexane, le cyclohexane et le 3-méthylpentane y ont été adsorbées. Enfin, la première formulation de peinture zéolithique a conduit à des capacités d’adsorption correctes (diminution de 20 % due à la présence de liant) avec une adhésion (test ISO 2409) acceptable. Cette dernière mise en forme est une des nombreuses perspectives des travaux réalisés au cours de cette thèse.

  • Titre traduit

    Elaboration of zeolitic materials for the space molecular contamination


  • Résumé

    In low earth orbit, global performances of satellites can be affected by the contamination of critical surfaces as optical devices and detectors. On-orbit molecular contamination is due to outgassed organic pollutants emanating from spacecraft materials. One way to reduce and to eliminate this phenomenon is the use of molecular adsorbents. Among them, zeolites appear to be relevant materials for contaminants retaining. Unlike common powder materials, zeolites films can also avoid the secondary dust contamination due to particles breeding and can be easily inserted in the satellite structure. As a consequence, this work deals with the shaping of zeolitic powder.Three shapes were developed during this work: pellets, beads and paints. Zeolitic pellets showed very interesting mechanical properties, on the contrary to zeolitic beads which can beget a particulate contamination (vibrations). The adsorption capacities of these two shapes are good: molecules such as n-hexane, cyclohexane and 3-methylpentane were adsorbed. Finally, the first formulation of a zeolitic paint was developed: a loss of 20 % of the adsorption capacities was observed (presence of binder). The adhesion (ISO 2409 test) was acceptable. This last shape is one of the many perspectives of this work.


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Informations

  • Sous le titre : Elaboration de matériaux zéolithiques pour la décontamination moléculaire en orbite
  • Détails : 1 vol. (300p.)
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