« Aérogel » : différence entre les versions

Il a été créé par [[Steven Kistler]] en [[1931]], lors d'un pari avec [[Charles Learned]] de la forme : « Qui pourrait remplacer le liquide à l'intérieur d'un bocal de gel, par du gaz, sans qu'il se rétracte ? »<ref>{{ouvrage |langue=en |auteur1=Randall F. Barron |auteur2=Gregory F. Nellis |passage=41 |titre=Cryogenic Heat Transfer |éditeur=Routledge |année |lire en ligne=https://web.archive.org/web/20171122171437/https://books.google.com/books?id=exRjDAAAQBAJ&pg=PA41&dq=kistler+charles+learned&hl=en&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=kistler%20charles%20learned&f=false |année=2016}}.</ref>. Les travaux de Kistler l'ont amené à composer des aérogels de [[Dioxyde de silicium|silice]], d'[[alumine]], d'[[Oxyde de chrome(III)|oxyde de chrome({{III}})]] ou d'oxyde d'[[étain]]. Des aérogels composés de [[carbone]] ont été inventés au début des {{nobr|[[années 1990]]}}.

L'aérogel est composé jusqu'à 99,8 % d'[[air]] avec un rapport ''{{citation|masse de solide / volume de l'aérogel''}} pouvant descendre à {{unité|0.16|mg/cm|3}}, ce qui en faisait le solide le plus léger connu encore récemment ([[micro-lattice]], [[aérographite]]). Il est presque complètement transparent et au toucher, fait penser à du [[polystyrène]]. Le presser légèrement ne laisse aucune marque, le presser plus fortement laisse un creux permanent. En le pressant fort, sa structure éparse s'écroule brutalement, il se brise comme du [[verre]].

Bien qu'il soit enclin à se disperser, il est capable de supporter plus de {{nombre|2000|fois}} son poids. Cette capacité est due à sa microstructure [[Dendrite (solidification)|dendritique]], avec des particules sphériques d'une taille moyenne de {{unité|2|à=5|nm}} fusionnées en groupe, formant une structure tridimensionnelle hautement [[PoreuxPorosité|poreuse]] de chaînes (en forme de [[fractale]]s) avec des pores mesurant moins de {{unité|100|nm}}. La taille et la densité moyenne des pores peuvent être ajustées lors de la fabrication.

L'aérogel est un isolant remarquable, car il stoppe presque complètement les trois méthodes de propagation de chaleur (la [[conduction thermique]], la [[Rayonnement|radiation thermique]] et la [[convection]]). C'est un bon inhibiteur convectif, car l'air ne peut pas circuler à travers le maillage de la structure. L'aérogel en silice est un bon {{quoi|isolateur ''conductif}}'' (c'est-à-dire en ce qui concerne la ''conduction thermique''), grâce à la silice qui est un mauvais conducteur de chaleur. D'un autre côté, l'aérogel métallique est un meilleur conducteur de chaleur. L'aérogel en carbone est un bon isolant de radiations, car le carbone absorbe les rayonnements [[infrarouge]]s qui transfèrent la chaleur. L'aérogel le plus isolant est celui en silice, avec du carbone ajouté (quasiment trois fois plus isolant que la laine de verre<ref>[http://www.lemoniteur.fr/179-innovation-produits/article/actualite/17370554-les-aerogels-de-silice-l-isolant-thermique-de-nouvelle-generation « Les aérogels de silice : l’isolant thermique de nouvelle génération »], sur ''lemoniteur.fr''.</ref>). Il est possible d'améliorer encore les capacités isolantes des aérogels en les vidant partiellement de leur air (moins de {{unité|0.01|atm}}).

L'aérogel le plus connu est à base de silice, mais des chercheurs cherchent à produire des aérogels [[Écomatériau|biosourcés]], si possible plus résistants qu'avec la silice.

* Le [[Maerogel]] est constitué à base de son de [[riz]] (majoritairement jeté dans l'industrie du riz) et permet de réduire les coûts par rapport aux autres procédés<ref>[http://www.revue-traces.ch/pdf_anzeigen.php?pdf=tra0120094567.pdf « Maerogel, miracle ou mirage ? »{{pdf}}], sur ''revues-traces.ch''.</ref>. Ce procédé permet de diviser par six les coûts<ref>Pierre Vandeginste, [httphttps://www.rue89nouvelobs.com/2008rue89/04rue89-tech/1120080411.RUE3821/laerogell-aerogel-isolant-miracle-bientot-disponible-a-prix-casses.html « L'aérogel, isolant miracle, bientôt disponible à prix cassés »], sur Rue89, nouvelobs.com, publié le {{date-|11 avril 2008}}.</ref>.

* L'aérogel d'amidon (en réalité mélange d'[[amylose]] et d'[[amylopectine]]) pouvant provenir par exemple du maïs ou mieux du pois. Il est également très hygroscopique mais pourrait peut-être être recouvert d'un revêtement le rendant plus stable et hydrophobe<ref name="BatAtu2017" />. Il est plus solide que l'aérogel de silice mais doté d'un coefficient de [[conductivité thermique]] moindreplus élevé, mais néanmoins aux alentours de {{unité|0.021|W||m|-1|K|-1}} ({{unité|0,.025}} pour l'air et environ {{unité|0.035|W||m|-1|K|-1}} pour la [[laine de roche]] et le polystyrène<ref name="BatAtu2017" />. <br />Leur performance thermique pourrait être améliorée lors de la fabrication : l'amidon dissous dans une eau agitée sous une certaine pression et de température et sous agitation mécanique pour en casser et disperser les grains est ensuite refroidi à {{tmp|4|°C}} (phase de {{citation|rétrogradation}} et de formation du gel avant d'y remplacer par un [[solvant]] durant une phase de séchage supercritique (l'[[acétone]] pourrait remplacer là l'[[éthanol]]) puis le solvant est désorbé et remplacé par de l'air<ref name="BatAtu2017">Batiactu, [http://www.batiactu.com/edito/aerogel-amidon-un-isolant-biosource-plein-promesses-49216.php « L'aérogel d'amidon, un isolant biosourcé plein de promesses »], {{date-|22 mai 2017}}.</ref>. Le Centre de Mise en Forme des Matériaux (Cemef) de [[École nationale supérieure des mines de Paris|Mines Paris-Tech]] étudie ce matériau<ref name="BatAtu2017" />.

En principe, la fabrication de l’aérogell'aérogel consiste à remplacer la composante liquide d’un [[gel de silice]] (pour l’aérogel de silice) par du gaz. Techniquement, le procédé est plus complexe. En effet, la structure du gel a tendance à s’effondrer quand on le sèche simplement. Celui-ci devient alors poreux et s’effrite.

En pratique, on sèche de l’l'[[hydrogel]], un gel de silice utilisé notamment pour les [[lentilles de contact]] souples, dans des conditions de température et de pression extrêmes en remplaçant l’eaul'eau par un liquide comme l’l'[[éthanol]] en présence d’un « précurseur », l’l'[[Alcoolate|alcoxyde]] de silice. L’alcoxydeL'alcoxyde est une sorte de catalyseur pour la réaction. Il est composé d’un alcool et de [[silicone]]. Sa formule est {{fchim|Si(OR)|4}}. Cette réaction produit de la silice :

En {{date|octobre 2014}}, [[Bouygues Construction]] et le [[chimiste]] allemand [[BASF]] ont signé un partenariat d'innovation afin de poursuivre conjointement le développement d'applications dans le domaine de l'[[Isolation thermique du bâtiment|isolation des bâtiments]] de produits à base d'aérogel de [[polyuréthane]], appelé « Slentite ». La [[conductivité thermique]] très faible du matériau, inférieure à {{unité|0.016|W||m|-1|K|-1}}, permetlui permettrait de remplacerse substituer à 25 % (et jusqu'à 50 %) d'un isolant traditionnel, comme la [[laine minérale]] ou le polystyrène, de 25 à 50 %, tout en assurant une régulation hygrothermique de l'ambiance intérieure. Parmi les autres avantages du matériau présenté le {{date-|7 octobre 2014}}, la facilité de découpe sans poussière et la forte résistance mécanique du produit. Les applications à grande échelle ne sont pas pour tout de suite, mais BASF espère trouver un chantier pilote pour 2015<!-- à réviser ou à compléter, car nous sommes déjà en 2020 --><ref>{{Article|langue=fr |prénom=Isabelle |nom=Duffaure-Gallais |titre=Un isolant à hautes performances sort des laboratoires |périodique=Le Moniteur |lien périodique=Le Moniteur (revue) |jour=31 |mois=10 |année=2014 |numéro=5778 |pages=35 |issn=0026-9700 |consulté le=31 octobre 2014}}.</ref>.

Des aérogels composés de [[Boîte quantique|points quantiques]] de [[Séléniureséléniure de cadmium]] dans un réseau poreux tridimensionnel ont été mis au point pour être utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs<ref>{{Article |langue=en |nom1=Yu |prénom1=H |nom2=Bellair |prénom2=R |nom3=Kannan |prénom3=R. M. |nom4=Brock |prénom4=S. L. |lien auteur4=Stephanie Brock|date=2008 |titre=Engineering Strength, Porosity, and Emission Intensity of Nanostructured CdSe Networks By Altering The Building Block Shape |url= |périodique=Journal of the American Chemical Society |volume=130 |numéro=15 |pages=5054–5055 |doi=10.1021/ja801212e|pmid=18335987}}.</ref>.