Etude du séchage au co2 supercritique pour l'élaboration de matériaux nanostructurés: application aux aerogels de silice monolithiques.

Accueil || Parcours || Recherche || S'enregistrer || Mon Compte || Contacts || Aide || Langues

Masmoudi, Yasmine (2006) Etude du séchage au co2 supercritique pour l'élaboration de matériaux nanostructurés: application aux aerogels de silice monolithiques. Doctorat Energétique, ENSMP - CEP Centre Energétique et Procédés, ENSMP.

Plein texte disponible en tant que : - These_Masmoudi.pdf ( 4272 Kb )

Licence: Copyright

Résumé

Les matériaux nanostructurés de type aérogels présentent des domaines d'applications potentielles très variés. Parmi ces matériaux, les aérogels de silice sont connus, notamment, pour leurs propriétés thermiques super-isolantes et leur transparence dans le domaine visible. Leur intégration au sein de double vitrage peut ainsi permettre d'envisager un gain énergétique dans le secteur du bâtiment, notamment au travers de la réduction des charges de chauffage.
Pour une telle application, les gels de silice synthétisés par procédé sol-gel, doivent être séchés par voie supercritique afin d'obtenir des aérogels sous forme de blocs monolithiques transparents de grandes dimensions. L'objectif de ce travail de thèse est de contribuer à l'amélioration de l'efficacité du procédé de séchage dans les conditions du CO2 supercritique en s'attachant tout particulièrement à la phase de lavage au CO2 supercritique.
Les phénomènes mis en jeu lors de cette phase ont été étudiés en couplant une approche expérimentale et une approche théorique.
L'approche expérimentale repose sur l'instrumentation d'un banc de séchage notamment en implémentant une boucle d'analyse. Cet outil métrologique a permis de suivre en ligne le degré d'avancement de la phase de lavage.
L'approche théorique repose sur l'utilisation d'un modèle analytique couplant les phénomènes de diffusion à travers la nanoporosité des gels et les phénomènes de transfert de masse dans l'autoclave.
Cette double approche a permis dans un premier temps de quantifier les phénomènes de diffusion dans des conditions expérimentales de référence. Le coefficient de diffusion effectif d'une nanostructure modèle de gels de silice a été ainsi déterminé. Une première estimation de la durée de la phase de lavage a également été obtenue.
Dans un second temps, l'influence de la variation de la nanostructure des aérogels de silice sur les phénomènes de diffusion a été étudiée. Les résultats obtenus ont permis d'aboutir à une première corrélation entre la perméabilité des matériaux et le coefficient de diffusion effectif.
Cette étude a également souligné l'intérêt d'un traitement de vieillissement des gels par phénomènes de dissolution-reprécipitation préalablement au séchage en vue d'écourter la durée de la phase de lavage supercritique.

Références Bibliographiques

1 J.J. Pietron, D.R. Rolison, Improving the efficiency of titania aerogel-based photovoltaic electrodes by electrochemically grafting isopropyl moieties on the titania surface, Journal of Non-Crystalline Solids, 350, 2004, 107-112.
2 J. Marie, S. Berthon-Fabry, P. Achard, M. Chatenet, A. Pradourat and E. Chainet, Highly dispersed platinum on carbon aerogels as supported catalysts for PEM fuel cell-electrodes: comparison of two different synthesis paths, Journal of Non-Crystalline Solids, 350, 2004, 88-96.
3 ADEME, Les chiffres clés du bâtiment, édition 2002.
4 S. Furfari, Améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments, l'innovation dans le secteur de l'énergie, Charleroi expo, 14 Mai 2004, 4.
5 R. Caps, U. Hienemann, M. Ehrmanntraut, J. Fricke, Evacuated insulation panels filled with pyrogenic silica powders: properties and applications, High Temperatures-High Pressures, 32, 2001, 151-156.
6 F. Schwertfeger, Innovative heat insulation with aerogels, Future special science - The Hoechst magazine, 2, 1997, 28-33.
7 M. Reim, W. Körner, J. Manara, S. Korder, M. Arduini-Schuster, H.-P. Ebert, J. Fricke, Silica aerogel granulate material for thermal insulation and daylighting, Solar Energy, 79, 131-139.
8 K. Duer, S. Svendsen, Monolithic silica aerogel in superinsulating glazings, Solar Energy, 63, 1998, 259-267.
9 E. Elaloui, P. Achard, B. Chevalier, J.L. Chevalier, M. Durant, G.M. Pajonk, Improved monolithic aerogel for transparent glass spacer in innovative windows, Proceedings of SPIE, 1727, 1992, 402-417.
10 K.I. Jensen, J.M. Schultz and F.H. Kristiansen, Development of windows based on highly insulating aerogel glazings, Journal of Non-Crystalline Solids, 350, 2004, 351-357.
11 J.M. Schultz, K.I. Jensen, F.H. Kristiansen, Super insulating aerogel glazing, Solar Energy Materials and Solar Cells, 89, 2005, 275-285.
12 Highly Insulating and LIght Transmitting aerogel glazing for window, Final report of the contract JOR3-CT97-0187 .
13 Highly insulating and Light transmitting aerogel glazing for super insulating windows, Final public report of the contract ENK6-CT-2002-00648.
14 A. Borne, Etude des relations entre la structure et la transparence de l'aérogel de silice, Thèse de doctorat, Ecole des Mines de Paris, 1996.
15 A. Rigacci, M. Tantot-Neirac, Aerogel-like materials for building super-insulation, Proceedings of the 2nd International Symposium in Nanotechnology in Construction, November 2005, Bilbao, Spain.
16 Development and investigation of evacuated windows based on monolithic silica aerogel spacers, Final report of the contract JOU2-CT92-0192.
17 S.S. Kistler, Coherent expanded aerogels and jellies, Nature, 227, 1931, 741.
18 J. Phalippou, L. Kocon, Aérogels: Aspects fondamentaux, Techniques de l'ingénieur, AF3609, 2004.
19 S.S. Kistler, Coherent expanded aerogels, Journal of Physical Chemistry, 36, 1932, 52-64.
20 S.J. Teichner, G.A. Nicolaon, M.A. Vicarini, Inorganic Oxide aerogels, Advances in Colloid and Interface Science, 5, 1976, 245-273.
21 R. Aelion, A. Loebel, F. Eirich, Journal of American Chemical Society, 72, 1950, 5705-5712.
22 H. Schmidt, H. Kaiser, Science of ceramic chemical processing, L.L. Hench, D.R. Ulrich, Wiley Interscience, 1986, 87.
23 P.H. Tewari, A.J. Hunt, K.D. Lofftus, Advances in production of transparent silica aerogels for window glazings, in Aerogels, Eds. J. Fricke, Springler-verlag, New York, 1986, 31-37.
24 K. Unger, B. Scharf, Controlled porosity silica support from hydrolytic polycondensation reaction of poly(ethoxysiloxane), Journal of Colloid and Interface Science, 55(2), 1976, 377-380.
25 C.J. Brinker, K.D. Keefer, D.W. Schaefer, C.S. Ashley, Sol-gel transition in simple silicates, Journal of Non-Crystalline Solids, 48, 1982, 47-64.
26 K.W. Klemperer, V.V. Mainz, D.M. Millar, Better ceramics through chemistry, II, Eds. C.J. Brinker, D.E. Clark and D. Ulrich, Materials Research Society, 1986, 21.
27 E. Elalaoui, Elaboration d'aéro- et de carbo-gels de monolithes de silice transparents, à partir de nouveaux précurseurs polyethoxydisiloxane pour l'isolation thermiques des enveloppes transparentes, Thèse de doctorat, Université Claude Bernard - Lyon I, 1994.
28 R. Begag, Synthèse et propriétés physico-chimiques des carbogels de silice préparés par la méthode sol-gel (en catalyse acide) à partir de polyethoxydisiloxane, Thèse de doctorat, Université Claude Bernard - Lyon I, 1996.
29 A. Rigacci, Elaboration d'aérogels de silice monolithiques et étude des relations entre leur structure et leur conductivité thermique équivalente, Thèse de doctorat, Centre d'énergétique, Ecole des Mines de Paris, 1998.
30 C.J. Brinker, G.W. Scherer, Sol-gel science: The Physics and chemistry of sol-gel processing, chapiter 3: Hydrolysis and condensation II: Silicates, Academic Press, 1990, 97-233.
31 J.D. Wright, N.A.J.M. Sommerdijk, Sol-Gel Materials Chemistry and Applications, Gordon and Breach Science Publishers, 2001.
32 C.J. Brinker, G.W. Scherer, Sol-gel science: The Physics and chemistry of sol-gel processing, chapiter 5: Gelation, Academic Press, 1990, 303-355.
33 S. Haereid, Preparation and characterizations of transparnet monolithic silica xerogels with low density, Thèse de doctorat, Institut de Chimie Inorganique, Université de Trondheim, 1993.
34 R.A. Assink, B.D. Kay, Sol-Gel Kinetics, Journal of Non-Crystalline Solids, 99, 1988, 359-370.
35 A.A. Venkatewara, G.M. Pajonk, N.N. Parvathy, Influence of molar ratios of precursor, catalyst, solvent and water on monolithicity and physical properties of TMOS silica aerogels, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 3, 1994, 205-217.
36 J. Zarzycki, Science of Ceramic chemical processing, Eds. L.L. Hench and D. R. Ulrich, Wiley Interscience, 1986, 21.
37 A.J. Vega, G.W. Scherer, Study of structural evolution of silica gel using 1H and 29Si NMR, Journal of Non-Crystalline Solids, 111, 1989, 153-166.
38 R.K. Iler, The chemistry of Silica, Wiley Interscience, 1979.
39 P.J. Davis, R. Desphande, D.M. Smith, C.J. Brinker, R.A. Assink, Pore structure evolution in silica gel during aging/drying. IV. Varying pore fluid pH, Journal of Non-Crystalline Solids, 167, 1994, 295-306.
40 P.J. Davis, C.J. Brinker, D.M. Smith, Pore structure evolution in silica gel during aging/drying I. Temporal and thermal aging, Journal of Non-Crystalline Solids, 42, 1992, 189-196.
41 G.M. Pajonk, E. Elalaoui, R. Begag, M. Durant, B. Chevalier, J.L. Chevalier, P. Achard, Procédé pour la fabrication d'aérogels de silice monolithiques et aérogels de silice ainsi obtenus, brevet n°95 08573, 1995.
42 T. Muzino, H. Nagata, S. Manabe, Attempts to avoid cracks during drying, Journal of Non-Crystalline Solids, 100, 1988, 236-240.
43 M.-A. Einarsrud, E. Nilsen, A. Rigacci, G.M. Pajonk, S. Buathier, D. Valette, M. Durant, B. Chevalier, P. Nitz, F. Ehrburger-Dolle, Strengthening of silica gels and aerogels by washing and aging processes, Journal of Non-Crystalline Solids, 285, 2001, 1-7.
44 S. Hæreid, J.M. Anderson, M.-A. Einarsrud, D.W. Hua, D.M. Smith, Thermal and temporal aging of TMOS-based aerogel precursors in water, Journal of Non-Crystalline Solids, 185, 1995, 221-226.
45 M. Yamane, S. Okano, Low temperature synthesis of a monolithic silica glass, Yogyo Kyokaishi, 87, 1979, 56-60.
46 G. Reichenauer, Thermal aging of silica gels in water, Journal of Non-Crystalline Solids, 350, 2004, 189-195.
47 S. Hæreid, M.-A. Einarsrud, G.W. Scherer, Mechanical strengthening of TMOS-based alcogels by aging in silane solutions, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 3, 1994, 199-204.
48 M.-A. Einarsrud, Light gels by conventional drying, Journal of Non-Crystalline Solids, 225, 1998, 1-7.
49 S. Hæreid, E. Nilsen, M.-A. Einarsrud, Properties of silica gels aged in TEOS, Journal of Non-Crystalline Solids, 204, 1996, 228-234.
50 M.-A. Einarsrud, M.B. Kirkedelen, E. Nilsen, K. Mortensen, J. Samseth, Sructural development of silica gels aged in TEOS, Journal of Non-Crystalline Solids, 231, 1998, 10-16.
51 M.-A. Einarsrud, E. Nilsen, Strengthening of water glass and colloidal sol based silica gels by aging in TEOS, Journal of Non-Crystalline Solids, 226, 1998, 122-128.
52 A. Rigacci, M.-A. Einarsrud, E. Nilsen, R. Pirard, F. Ehrburger-Dolle, B. Chevalier, Improvement of the silica aerogel strengthening process for scaling-up monolithic tile production, Journal of Non-Crystalline solids, 350, 2004, 196-201.
53 C.J. Brinker, G.W. Scherer, Sol-gel science: The Physics and chemistry of sol-gel processing, chapiter 8: Drying, Academic Press, 1990, 453-513.
54 L. Duffours, T. Woignier, J. Phalippou, Irreversible volume shrinkage of aerogels under isostatic pressure, Journal of Non-Crystalline Solids, 194, 1996, 283-290.
55 G.W. Scherer, R.M. Swiatek, Measurement of permeability II. Silica gel, Journal of Non-Crystalline Solids, 113, 1989, 119-129.
56 G.W. Scherer, Drying gels. I. General theory, Journal of Non-Crystalline Solids, 87, 1986, 199-225.
57 R. Deshpande, D. Hua, D. Smith, C.J. Brinker, Pore structure evolution in silica gel during aging/drying. III. Effects of surface tension, Journal of Non-Crystalline Solids, 144, 1992, 32-44.
58 J. Zarzycki, M. Prassas, J. Phalippou, Journal of Materials Science, 17, 1982, 3371-3379.
59 L.L. Hench, in Science of Ceramics Chemical Processings, Eds. L.L. Hench, and D.R. Ulrich, Wiley, New York, 1986, 52-64.
60 E. Hümmer, X. Lu, T. Rettelbach, J. Fricke, Heat transfer in opacified aerogel powders, Journal of Non-Crystalline Solids, 145, 1992, 211-216.
61 D.M. Smith, D. Stein, J.M. Anderson, W. Ackerman, Preparation of low-density aerogels at ambient pressure, Journal of Non-Crystalline Solids 186, 1995, 104-112.
62 R. Deshpande, D.M. Smith, C.J. Brinker, Preparation of high porosity xerogel by chemical surface modification, WO-B 94/25149, 1994.
63 V.D. Land, T.M. Harris, D.C. Teeters, Processing of low-density silica gels by critical point drying or ambient pressure drying, Journal of Non-Crystalline Solids, 283, 2001, 11-17.
64 A. Bisson, E. Rodier, A. Rigacci, D. Lecomte, P. Achard, Study of evaporative drying of treated silica gels, Journal of Non-Crystalline Solids, 350, 2004, 230-237.
65 F. Swertfeger, N. Hüsing, U. Schubert, Influence of the nature of organic groups on the properties of organically modified silica aerogels, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2, 1994, 103-108.
66 G.W. Scherer, Freezing gels, Journal of Non-Crystalline Solids, 1993, 155,1-25.
67 G.M. Pajonk, Drying methods preserving the textural properties of gels, Revue de Physique Appliquée, Colloque C4, Supplément au n°4, Tome 24, Avril 1989, 13-22.
68 R.C. Reid, J.M. Prausnitz, B.E. Poling, The properties of gases and liquids, Fourth edition, McGraw-Hill, 1987, 656-732.
69 S.S. Kistler, Coherent Expanded Aerogels, Journal of Physical Chemistry, 36, 1932, 52-64.
70 G. Brunner, Gas extraction, An introduction to fundamentals of supercritical fluids and the application to separation processes, Eds. H. Baumgärtel, E.U. Franck, W. Grünbein, Steinkopff Darmstadt, Springer, New York, 1994.
71 J. Phalippou, T. Woignier, M. Prassas, Glasses from aerogels- Part1: The synthesis of monolithic silica aerogels. Journal of Materials Science, 1990, 25, 3111-3117.
72 G.W. Scherer, Stress development during supercritical drying, Journal of Non-Crystalline Solids, 1992, 145, 33-40.
73 G.W. Scherer, Stress in aerogel during depressurization of autoclave: I. Theory, J. of Sol-Gel Science and Technology, 3, 1994, 127-139.
74 T. Woignier, G.W. Scherer, Stress in aerogel during depressurization of autoclave: II. Silica gels, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 3, 1994, 141-150.
75 T. Woignier, Contribution à l'obtention de verres par la voie des gels, Thèse de fin d'étude, Université des Sciences et Techniques du Languedoc, Montpellier, France, 1984.
76 J.G. Lierop, A. Huizing, W.C.P.M. Meerman, Preparation of dried monolithic SiO2 gel bodies by an autoclave process, Journal of Non-Crystalline Solids, 82, 1986, 265-270.
77 S. Yoda, S. Ohshima, Supercritical drying media modification for silica aerogel preparation, Journal of Non-Crystalline Solids, 248, 1999, 224-234.
78 T. Woignier, J. Phalippou, J.F. Quinson, M. Pauthe, F. Laveissiere, Physicochemical transformation of silica gels during hypercritical drying, Journal of Non-Crystalline Solids, 145, 1992, 25-32.
79 T. Woignier, J. Phalippou, Skeletal density of silica aerogels, Journal of Non-Crystalline Solids, 93, 1987, 17-21.
80 Ph. Dieudonné. A. H.. Alaoui, P. Delord, J. Phalippou, Transformation of nanostructure of silica gels during drying, Journal of Non-Crystalline Solids, 262, 2000, 155-161.
81 S. Kitahara, K. Takada, T. Sakata, H. Muraishi, Porosity change of silica gels by the alkoxylation of their surfaces, Journal of Colloïd Interface Science, 84, 1981, 519-525.
82 M. Prassas, J. Phalippou, J. Zarzycki, Synthesis of monolithic silica gels by hypercritical solvent evacuation, Journal of Materials Science, 1984, 19, 1656-1665.
83 K. Tajiri, K. Igarashi, T. Nishio, Effects of supercritical drying media on structure and properties of silica aerogels, Journal of Non-Crystalline Solids, 186, 1995, 83-87.
84 S. Henning, Large scale production of Airglass, in Aerogels, Eds. J. Fricke, Springer-Verlag, New York, 1986, 38-41.
85 A. Boyde, Scanning Electron Microscopy, 1, 1977, 37.
86 A.W. Francis, Ternary systems of liquid carbon dioxide, Journal of Physical Chemistry, 58, 1954, 1099-1114.
87 P.H. Tewari, A.J. Hunt, K.D. Lofftus, Ambient-Temperature supercritical drying of transparent silica aerogels, Materials Letters, 3, 1985, 363-367.
88 P.H. Tewari, A.J. Hunt, Process for forming transparent aerogel insulating arrays, U.S Patent 4, 610, 863, 1986.
89 M.J. van Bommel, A.B. de Haan, Drying of Silica gels with supercritical carbon dioxide, Journal of Materials Science, 29, 1994, 943-948.
90 D. Richon, Equilibrios Multifasios en Fluidos Supercriticos basis de termodynamica, II Simposium Internacional Esiqie, May 1996.
91 S.R. Springston, M. Novotny, Mobile phase solute mass transfer in supercritical fluid chromatography, Analytical Chemistry, 56, 1984, 1762-1776.
92 G.M. Scheinder, Physicochemical aspects of fluid extraction, Fluid Phase Equilibria, 10, 1983, 141-157.
93 K. Stephan, K. Lucas, Viscosity of dense fluids, Plenum Press, New York, 1979.
94 J.F. Ely, J.K. Baker, Gov. Rep. Announce Index (US), 84 (10), 1984.
95 P.G. Jessop, W. Leitner, Chemical synthesis using supercritical fluids, Eds. P.G. Jessop, W. Leitner, Wiley-VCH, 1999, 42.
96 Z. Novak, Z. Knez, Diffusion of methanol - liquid CO2 and methanol - supercritical CO2 in silica aerogels, Journal of Non-Crystalline Solids, 221, 1997, 163-169.
97 K. Lee, R. Begag, Z. Altiparmakov, Rapid aerogel production process, Us patent N°2004/0087670 A1, 2004.
98 P. Wawrzyniak, G. Rogacki, Z. Bartczak, Binary diffusion ethanol-liquid CO2 during low temperature supercritical drying of the silica gel, Drying's 96, Proceedings of the 10th International Drying Symposium (IDS'96), Krakow, Poland, 1996, 1337-1342.
99 P. Wawrzyniak, G. Rogacki, J. Pruba, Z. Bartczak, Diffusion of ethanol-carbon dioxide in silica gel, Journal of Non-Crystalline Solids, 225, 1998, 86-90.
100 W.J. Beek, K.M.K. Muttzal, Transport phenomena, Wiley, New York, 1975, 156.
101 M.J. Van Bommel, A.B. de Haan, Drying of Silica aerogels with supercritical carbon dioxide, Journal of Non-Crystalline Solids, 186, 1995, 78-82.
102 G. Rogacki, P. Wawrzyniak, Diffusion of ethanol-liquid CO2 in silica aerogel, Journal of Non-Crystalline Solids, 186, 1995, 73-77.
103 P. Wawrzyniak, G. Rogacki, J. Pruba, Z. Bartczak, Effective diffusion coefficient in the low temperature process of silica aerogel production, Journal of Non-Crystalline Solids, 285, 2001, 50-56.
104 V. Andersson, B. Sundén, Numerical investigation of the drying process of silica gels in supercritical carbon dioxide, Progress in Computational Heat and Mass Transfer, Eds. R. Bennacer, A.A. Mohamad, M. El Ganaoui, J. Sicard, Lavoisier 2005, 144-149.
105 K. Lee, R. Begag, Rapid aerogel production process, Brevet N° WO 01/28675 A1, 2001.
106 N. Hüsing, U. Schubert, Aerogels - Airy materials: chemistry, structure and properties, Angewandte Chemie International Edition, 37, 1998, 22-45.
107 R. Vacher, T. Woignier, J. Phalippou, J. Pelous, E. Courtens, On the fractal structure of silica aerogels, Proceedings of the 2nd International Symposium on Aerogels, Montpellier, France, 1989, 127-131.
108 G.W. Scherer, Hydraulic Radius and mesh size of gels, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 1, 1994, 285-291.
109 A. Bisson, Synthèse et étude de matériaux nanostructurés à base de silice pour la superisolation thermique, Thèse de doctorat, Centre Energétique et Procédés, Ecole des Mines de Paris, 2004.
110 C.A.M. Mulder, J.G. van Lierop, Preparation, densification and characterization of autoclave dried SiO2 gels, in Aerogels: Eds. J. Fricke, Springler-verlag, New York,1986, 68
111 R. Pirard, C. Alié, J.-P. Pirard, Specific Behavior of Sol-Gel Materials in Mercury Porosimetry: Collapse and Intrusion, Handbook of Sol-Gel Technology, vol. 2, Kluwer Academic, 2005, 211-233.
112 R.K. Iler, The Chemistry of Silica, chapter 5: Silica Gels and Powders, Eds. John Wiley & sons, 1979, 462-510.
113 G.W. Scherer, R.M. Swiatek, Measurement of permeability II. Silica gel, Journal of Non-Crystalline Solids, 113, 1989, 119-129.
114 G.W. Scherer, H. Hdach and J. Phalippou. Thermal expansion of gels: a novel method for measuring permeability, Journal of Non-Crystalline Solids, 130, 1991, 157-170.
115 G.W. Scherer, Bending of gel beams: method for characterizing elastic properties and permeability, Journal of Non-Crystalline Solids, 142, 1992, 18-35.
116 G.W. Scherer, Adsorption in aerogel networks, Journal of Non-Crystalline Solids, 225, 1998, 192-199.
117 G. Reichenauer, G.W. Scherer, Nitrogen sorption in aerogels, Journal of Non-Crystalline Solids, 285, 2001, 167-174.
118 G. Reichenauer, G.W. Scherer, Extracting the pore size distribution of compliant materials from nitrogen adsorption, Colloids and surfaces, A: physiochemical and engineering Aspect, 187 -188, 2001, 41-45.
119 L.W. Hrubesh, Aerogel applications, Journal of Non-Crystalline Solids, 225, 1998, 335-342.
120 C. Langlais, S. Klarsfeld, Isolation thermique à température ambiante. Bases physiques, Techniques de l'Ingénieur, BE 9860, 1997.
121 J. Fricke, E. Hümmer, H.-J. Morper, P. Scheuerpflug, Thermal properties of silica aerogels, Revue de Physique Appliquée, Colloque C4, Supplément au n°4, Tome 24, 1989, 87-97.
122 G.A. Nicolaon, S.J. Teichner, Préparation des aérogels de silice à partir d'orthosilicate de méthyle en milieu alcoolique et leurs propriétés. Bulletin de la Société de Chimie biologique,France, 5, 1906, 1968.
123 G. Pajonk, Transparent silica aerogels, Journal of Non-Crystalline Solids, 225, 1998, 307-314.
124 A. Emmerling, R. Petricevic, A. Beck, P. Wang, H. Scheller, J. Fricke, Relationship between optical transparency and nanostructural features of silica aerogels, Journal of Non-Crystalline Solids, 185, 1995, 240-248.
125 T.M. Tillotson, L.W. Hrubesh, Transparent ultralow-density silica aerogels prepared by a twostep sol-gel process, Journal of Non-Crystalline Solids, 145, 1992, 44-50.
126 W. Cao, A.J. Hunt, Improving the visible transparency of silica aerogels, Journal of Non-Crystalline Solids, 176, 1994, 18-25.
127 G.M. Pajonk, E. Elalaoui, B. Chevalier, R. Begag, Optical transmission properties of silica aerogels prepared from polyethoxydisiloxanes, Journal of Non-Crystalline Solids, 210, 1997, 224-231.
128 R. Begag, G.M. Pajonk, E. Elaloui and B. Chevalier, Synthesis and properties of some monolithic silica carbogels produced from polyethoxydisiloxanes dissolved in ethylacetoacetate (etac) and acid catalysis, Materials Chemistry and Physics, 58, 1999, 256-263.
129 P. Guilbot, A. Valtz, H. Legendre, D. Richon, Rapid on-line sampler injector: a reliable tool for HT-HP sampling and on-line GC analysis, Analusis, 28, 2000, 426-431.
130 A. Valtz, H. Legendre, P.Guilbot, D. Richon, L'échantillonneur-injecteur ROLSI® (Rapid On-Line Sampler-Injector), un nouvel outil de micro-prélèvement pour l'analyse en ligne dans un large domaine de pressions et températures, Spectra Analyse, 208, 1999, 30-33.
131 A. Bamberger, G. Maurer, High-pressure (vapour + liquid) equilibria in (carbon dioxide + acetone or 2-propanol) at temperatures from 293 K and 333 K, Journal of Chemical Thermodynamics, 32, 2000, 685-700.
132 G.A. Melhem, R. Saini, B. Goodwin, A modified Peng-Robinson equation of state, Fluid Phase Equilibria, 47, 1989, 189-237.
133 B. Platzer, G. Maurer, Application of a generalized Bender equation of state to the description of vapour-liquid equilibria in binary systems, Fluid Phase Equilibria, 84, 1993, 79-110.
134 M. Radosz, Vapor-Liquid Equilibrium for 2-Propanol and Carbon Dioxide, Journal of Chemical Engineering Data, 31, 1986, 43-45.
135 T. Suzuki, N. Tsuge, K. Nagahama, Solubilities of ethanol, 1-propanol, 2-propanol and 1- butanol in supercritical carbon dioxide at 313 K and 333 K, Fluid Phase Equilibria, 67, 1991, 213-226.
136 S. Yao, F. Liu, Z. Han, Z. Zhu, High pressure VLE of CO2-H2O-alcohol system, part 1. Binary systems, Proceedings of the International Symposium on Thermodynamics in Chemical Engineering and Industry, Beijing, China. 1988, 688-695.
137 A. Ayral, J. Phalippou, T. Woignier, Skeletal density of silica aerogels determined by helium pycnometry, Journal of Materials Science, 1992, 27, 1166-1170.
138 J. Happel, H. Brenner, Low Reynolds number hydrodynamics, Martinus Nijhoff, Dordrecht, 1986, 392-396.
139 B. Chevalier, J.L. Chevalier, A. Borne, Atomic Force microscope images of silica carbogel, SPIE Proceedings, Freiburg, 2255, 1994, 639-645.
140 D.Y. Peng, D.B. Robinson, A new two parameters Equation of State, Industrial and Engineering Chemistry Fundamentals, 15, 1976, 59-64.
141 P.M. Mathias, T.W. Copeman, Extension of the Peng-Robinson Equation of State to Complex Mixtures: Evaluation of the Various Forms of the local Composition Concept, Fluid Phase Equilibria, 13, 1983, 91-108.
142 A.Z. Panagiotopoulos, R.C. Reid, Equation of state: Theory and Applications, ACS symposium series, Vol. 300, K.C. Chao, R.L. Robinson editors, American Chemical Society, Washington, 1986, 571-582.
143 O. Redlich, J.N.S. Kwong, On the Thermodynamics of solutions. V. An Equation of State. Fugacities of Gaseous Solutions, Chemical Reviews, 44, 1949, 233-244.
144 T. Holderbaum, J. Gmehling, PSRK: A Group contribution equation of state based on UNIFAC, Fluid Phase Equilibria, 70, 1991, 251-265.
145 C. Bouchot, Nouvelle méthode de mesures simultanées des équilibres et des propriétés volumétriques appliquée aux produits de substitution des CFC, Thèse de doctorat, Centre Energétique et Procédés, Ecole des Mines de Paris, 1995.
146 R.C. Reid, J.M. Praunsnitz, B.E. Poling, The properties of gases and liquids, fourth edition, 1987, 55-66.
147 N.C. Patel, A.S. Teja, A New Cubic Equation of State for Fluids and Fluid Mixtures. Chemical Engineering Science, 37, 1982, 463-473.
148 B.I. Lee, M.G. Kesler, A Generalized Thermodynamic Correlation Based on Three-Parameter Corresponding States, AIChE Journal, 21(3), 1975, 510-527.
149 O. Redlich, T. Kister, Algebric representation of thermodynamic properties and the classification of solutions, Industrial and Engineering Chemistry, 40(2), 1948, 345-348.
150 J. CRANK, The mathematics of diffusion, Second edition, Clarendon Press, Oxford, 1975, 4.
151 E. Delhomme, T. Chartier, J.F. Baumard, Extraction de paraffines d'un milieu poreux, 3ème colloque sur les Fluides Supercritiques, Applications aux produits naturels, 29/30 Janvier 1996, Grasse, France, 211-218.
152 H.S. Carslaw, J.C. Jaeger, Conduction of heat in solids, second edition, Clanderson Press, Oxford, 1959, 184.
153 J. CRANK, The mathematics of diffusion, Second edition, Clarendon Press, Oxford, 1975, 49.
154 A.J. Chapman, Heat transfer, fourth edition, Macmillan Publishing Company, New York, 1984, 122.
155 J.A. Nelder, R. Mead, A Simplex Method for Function Minimisation, Computer Journal, 7, 1965, 308-313.
156 J.F. Sacadura, Initiation aux transferts thermiques, Eds. Tec Doc, 2000, 359.
157 O. Krischer, K. Kröll, Die wissenschaftlichen Grundlagen der Trocknungstechnik, 1956 Springer, Berlin.
158 C.R. Wilke, P. Chang, Correlation of diffusion coefficients in dilute solutions. AIChE Journal, 1, 1955, 264-270.
159 P.R. Sassiat, P. Mourier, M.H. Caude, R.H. Rosset, Measurement of diffusion coefficient in supercritical carbon dioxide and correlation with the equation of Wilke and Chang, Analytical Chemistry, 59, 1987, 1664-1670.
160 R.C. Reid, J. M., Prausnitz, B. E., Poling, The properties of gases & liquids, Fourth edition, McGraw-Hill, 1987, 53.
161 S. Hæreid, E. Nilsen, M.-A. Einarsrud, Subcritical Drying of Silica Gels, Journal of Porous Materials. 2, 1996, 315-324.
162 R.A. Strøm, Y. Masmoudi, G. Petermann, L. Gullberg, A. Rigacci, M.-A. Einarsrud, Strengthening of silica gels and aerogels by aging processes, Journal of Sol-Gel Science and Technology, in print.
163 A. Wheeler, in advances in catalysis, Eds. W.G. Frankenburg, V. I. Komarewski and E.K. Rideal, Academic Press, New York, 3, 1950, 250-326.
164 J.M. Smith, Chemical Engineering kinetics, McGraw-Hill, New York, 1981.
165 R. Takahashi, S. Sato, T. Sodesawa, H. Nishida, Effect of pore size on the liquid-phase pore diffusion of nickel nitrate, PCCP, 4, 2002, 3800-3805.
166 Guide Technique ADEME-CSTB, Isolation Thermique des Bâtiments "Fiches pratiques éléments opaques et transparents".
167 Handbook of chemistry and physics, 79th edition, 1998-1999, 6-104.
168 E.W. Washburn. Note on a method of determining distribution of pore sizes in a porous material. Proceedings of the National Academy of Sciences, 7 (4), 1921, 115-116.
169 R. Pirard, Etude de la texture des matériaux hyperporeux par porosimétrie au mercure, Thèse de doctorat, Université de Liège, Belgique, 2000.
170 R. Pirard, S. Blacher, F. Brouers, J.P. Pirard, Interpretation of mercury porosimetry applied to aerogels, Journal of Materials Research, 10(8), 1995, 2114-2119.
171 G.W. Scherer, Bending of gel beams: method for characterizing elastic properties and permeability, Journal of Non-Crystalline Solids, 142, 1992, 18-35.
172 G.W. Scherer, Relaxation of a viscoelastic gel bar: II. Silica gels, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2, 1994, 199-204.

Table des Matières

Introduction
I. Elaboration d'aérogels de silice
1 - Présentation générale
2 - Synthèse sol-gel
2.1 - Sol
2.1.1 - Les précurseurs
2.1.2 - Les mécanismes réactionnels: hydrolyse et polycondensation
2.2 - Transition sol-gel
2.2.1 - Principe
2.2.2 - Paramètres réactionnels
2.3 - Vieillissement
2.3.1 - Principe
2.3.2 - Paramètres réactionnels
3 - Séchage
3.1 - Problématique générale
3.2 - Séchage évaporatif
3.2.1 - Comportement des gels au cours du séchage évaporatif
3.2.2 - Améliorations apportées au séchage évaporatif
3.3 - Séchage par cryodessication
3.4 - Séchage supercritique
3.4.1 - Séchage dans les conditions supercritiques du solvant
3.4.2 - Séchage dans les conditions supercritiques du CO2
4 - Procédé de séchage au CO2 supercritique
4.1 - Phase de Lavage
4.2 - Phase de dépressurisation
5 - Structure et propriétés des aérogels de silice
II. Banc de séchage: Analyse en ligne de la phase de lavage au CO2 supercritique.
1 - Introduction
2 - Présentation générale du banc de séchage
2.1.1 - Ligne d'alimentation en CO2
2.1.2 - Autoclave
2.1.3 - Ligne d'évacuation
3 - Mise en place de la boucle d'analyse
3.1 - Description générale
3.1.1 - Fonctionnement du m-CPG
3.1.2 - Fonctionnement du ROLSI
3.2 - Procédure d'analyse
3.2.1 - Prélèvement des échantillons
3.2.2 - Chauffage de la ligne
3.2.3 - Analyses discontinues
3.2.4 - Analyses continues
4 - Méthode d'analyse chromatographique
4.1 - Définition de la méthode d'analyse
4.2 - Etalonnage du micro-chromatographe en phase gaz
4.3 - Tests de validation
5 - Conclusions
III. Etude du lavage au CO2 supercritique pour une nanostructure modèle
1 - Introduction
2 - Conditions expérimentales de référence
2.1 - Matériau modèle
2.1.1 - Mode de synthèse
2.1.2 - Propriétés structurales
2.2 - Conditions de pression et de température
2.3 - Procédure expérimentale de lavage
2.3.1 - Description générale
2.3.2 - Début de lavage
3 - Identification analytique du coefficient de diffusion effectif
3.1 - Suivi en ligne de la phase de lavage supercritique
3.1.1 - Analyse en ligne
3.1.2 - Quantification
3.2 - Identification du coefficient de diffusion effectif par un modèle analytique
3.2.1 - Modèle analytique de transfert de matière
3.2.2 - Méthode d'ajustement
3.3 - Résultats
3.3.1 - Evolution expérimentale de la phase de lavage supercritique
3.3.2 - Identification du coefficient de diffusion effectif
3.3.3 - Durée de lavage supercritique
4 - Conclusions
IV. Influence de la nanostructure sur l'évolution de la phase de lavage au CO2
supercritique
1 - Introduction
2 - Influence de la concentration du sol en précurseur
2.1 - Composition du sol
2.2 - Influence sur les matériaux
2.2.1 - Propriétés structurales
2.2.2 - Propriétés physiques
2.3 - Influence sur l'évolution de la phase de lavage
2.3.1 - Suivi en ligne de la phase de lavage
2.3.2 - Influence sur les phénomènes de diffusion
2.4 - Résumé
3 - Influence du mode de vieillissement
3.1 - Mode de vieillissement
3.2 - Influence sur les matériaux
3.2.1 - Propriétés structurales
3.2.2 - Propriétés physiques
3.3 - Influence sur l'évolution de la phase de lavage
3.3.1 - Suivi en ligne de la phase de lavage
3.3.2 - Influence sur les phénomènes de diffusion.
3.4 - Résumé
4 - Corrélation entre les phénomènes de diffusion et la perméabilité des gels
5 - Conclusions
V. Conclusions et perspectives
1 - Conclusions générales
2 - Perspectives.
Annexes
Références bibliographiques

Statistiques de consultation

Administrateurs de l'archive uniquement : éditer cet enregistrement