Thèse soutenue

Synthèse et caractérisation d’aérogels composites à base de polysaccharides et de silice pour la superisolation thermique.

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Auteur / Autrice : Arnaud Demilecamps
Direction : Tatiana BudtovaArnaud Rigacci
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
Date : Soutenance le 07/07/2015
Etablissement(s) : Paris, ENMP
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Centre Procédés, Énergies Renouvelables et Systèmes Énergétiques. Sophia-Antipolis
Jury : Président / Présidente : Herbert Sixta
Examinateurs / Examinatrices : Tatiana Budtova, Arnaud Rigacci, Matthias Koebel
Rapporteurs / Rapporteuses : Irina Smirnova, Sylvie Etienne-Calas

Résumé

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L'amélioration des propriétés des matériaux pour l'isolation thermique est un défi clé pour la réduction de la consommation énergétique et de l'émission de gaz à effets de serre. Cette thèse a pour objectif l'élaboration de matériaux composites nanostructurés, combinant les bonnes propriétés mécaniques des bio-aérogels avec les excellentes propriétés d'isolation thermique des aérogels de silice. Deux polysaccharides ont été étudiés comme source de bio-aérogels : la cellulose et la pectine. Deux stratégies pour l'élaboration des composites ont été considérées : un procédé « one-pot »; et l'imprégnation d'une matrice polysaccharide poreuse. Les aérogels composites ont été obtenus par séchage au CO2 supercritique. Alors que la méthode « one-pot » génère des particules de silice micrométriques au sein d'un réseau poreux, le procédé d'imprégnation a permis d'obtenir un réseau nanostructuré interpénétré. La surface spécifique atteint 700-800 cm².g-1, les propriétés mécaniques sont améliorées par rapport aux aérogels de silice et la conductivité thermique est réduite comparée à l'Aerocellulose pure. Utiliser une cellulose hydrophobisée chimiquement, la tritylcellulose, comme matrice d'imprégnation, a permis d'obtenir des composites hydrophobes ayant un angle de contact avec l'eau de 133° et des conductivités thermiques de 0.021-0.022 W.m-1.K-1. Les aérogels à base de pectine réticulée et leurs composites avec la silice présentent des densités extrêmement basses (0.05 g.cm3) et des conductivités thermiques de 0.013-0.022 W.m-1.K-1.