Contrôle de l'interaction entre des espèces siliceuses et des espèces aluminosilicatées en présence d'une solution alcaline

par Laeticia Vidal

Thèse de doctorat en Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Sous la direction de Sylvie Rossignol, Emmanuel Joussein et de Joseph Absi.

Soutenue le 15-09-2016

à Limoges , dans le cadre de École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers ; 2009-2018) , en partenariat avec Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (laboratoire) .

Le président du jury était Patrick Simon.

Le jury était composé de Jean-Louis Gelet, François Cansell.

Les rapporteurs étaient Fabien Frizon, Jean-Marc Chaix.

mots clés

• Solution de silicate
• Géopolymères
• Spectroscopie Raman
• Fusibles (électricité)
• Silice -- Propriétés mécaniques
• Métaux -- Surfaces
• Matériaux -- Traitement thermique

Résumé

Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet FE²E visant à développer un fusible plus économique et plus écologique. Ce travail a donc été réalisé selon un schéma allant de la caractérisation des matières premières à la fabrication de composants électriques à l’aide de matériaux géopolymères. La réactivité des solutions de silicate a été déterminée par spectroscopies infrarouge, Raman et résonance magnétique nucléaire. Les interactions entre les solutions et du sable ont ensuite été étudiées selon différentes méthodes d’imprégnation et différents types de séchage, afin d’optimiser les propriétés mécaniques des blocs de sable aggloméré. Le remplacement des corps de fusible par des liants géopolymères a été envisagé par la création d’un dépôt ou par coulage du liant. Ensuite, la validation des propriétés thermiques des liants et les interactions entre un liant et une surface métallique ont permis d’envisager une rupture technologique. Finalement, il a été démontré qu’il était possible d’obtenir un fusible ou un busbar à base de liants géopolymères.

mots clés

• Silicate solution

Titre traduit

Control of the interaction between siliceous and aluminosilicate species in presence of an alkaline

Résumé

This study is a part of the FE²E project and was accomplished in order to develop an economic and ecologic fuse. The methodology covers different steps going from the raw materials characterization to the manufacturing of electrical components (as fuse and busbar) with geopolymer materials. The reactive species in alkaline solutions were determined by FTIR, NMR and Raman spectroscopies. Then, the interactions between the sand and the solutions were studied using various impregnation and different curing methods in order to optimize the mechanical properties of agglomerated sand. Fuse body replacement by geopolymer binders by a coating or by casting in a mold were considered. Then, the validation of the thermal properties by thermal treatment and the interactions between a geopolymer binder and a metallic surface conduce to a technological disruptive. Finally, the possibility to obtain a geopolymer-based fuse or busbar was clearly evidenced.