{"id":5316,"date":"2014-06-24T13:21:46","date_gmt":"2014-06-24T13:21:46","guid":{"rendered":"https:\/\/mycor.iam.inrae.fr\/ARBRE\/?page_id=5316"},"modified":"2016-01-27T16:05:09","modified_gmt":"2016-01-27T16:05:09","slug":"pop-foams","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/mycor.iam.inrae.fr\/ARBRE\/?page_id=5316","title":{"rendered":"POP-FOAMS"},"content":{"rendered":"<p><a href=\"https:\/\/mycor.iam.inrae.fr\/ARBRE\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/pop-foams-image.png\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignleft size-full wp-image-8771\" src=\"https:\/\/mycor.iam.inrae.fr\/ARBRE\/wp-content\/uploads\/2014\/06\/pop-foams-image.png\" alt=\"pop-foams image\" width=\"1076\" height=\"412\" \/><\/a><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Mechanical performance optimisation of tannin-based carbon foams<\/strong><\/p>\n<p><em>Responsable scientifique\u00a0<\/em>: Alain Celzard (UMR 7198\u00a0 Institute Jean Lamour)<\/p>\n<p><em>Partenaires Labex\u00a0:<\/em> M. Khelifa (LERMAB)<\/p>\n<p>____________________________<\/p>\n<p><strong>Contexte<\/strong>\u2014 Les propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques des mousses de carbone vitreux ont \u00e9t\u00e9 extr\u00eamement peu \u00e9tudi\u00e9es en d\u00e9pit du potentiel applicatif de tels mat\u00e9riaux\u00a0: \u00e9lectrodes poreuses dans des dispositifs \u00e9lectrochimiques de conversion d\u2019\u00e9nergie, scaffolds pour l\u2019ing\u00e9nierie tissulaire, blindages ultral\u00e9gers pour les ondes hyperfr\u00e9quence, filtres pour fluides chauds ou corrosifs, supports de catalyseurs, isolants thermiques \u00e0 haute temp\u00e9rature, pr\u00e9curseurs de c\u00e9ramiques cellulaires, etc. Les techniques de synth\u00e8se disponibles au laboratoire permettent d\u00e9sormais, et pour la premi\u00e8re fois, de dissocier densit\u00e9 et diam\u00e8tre de pores, deux param\u00e8tres inversement proportionnels l\u2019un \u00e0 l\u2019autre dans les mousses classiques. Les mousses de carbone vitreux d\u00e9riv\u00e9s de tannins flavono\u00efdes, dont il est question ici, seront utilis\u00e9es comme mat\u00e9riaux mod\u00e8les pour mieux comprendre la m\u00e9canique de ces milieux hautement poreux, et les r\u00e9sultats permettront de les optimiser.<\/p>\n<p><strong>Objectifs<\/strong>\u2014 Optimiser les performances m\u00e9caniques de carbones vitreux cellulaires d\u00e9riv\u00e9s de ressources v\u00e9g\u00e9tales en produisant des \u00e9chantillons de structures contr\u00f4l\u00e9es, en mesurant exp\u00e9rimentalement leurs propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques et en mod\u00e9lisant les r\u00e9sultats.<\/p>\n<p><strong>D\u00e9marche<\/strong>\u2014\u00a0 Nous proposons de pr\u00e9parer des \u00e9chantillons de carbone vitreux alv\u00e9olaire de composition chimique constante mais aux param\u00e8tres structuraux (essentiellement porosit\u00e9 et taille de pores) contr\u00f4l\u00e9s de mani\u00e8re ind\u00e9pendantes, ce qui n\u2019a jamais \u00e9t\u00e9 fait auparavant.<\/p>\n<p><strong>R\u00e9sultats marquants <\/strong>\u2014<\/p>\n<ul>\n<li>Analyse sans pr\u00e9c\u00e9dent des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques en compression de plusieurs centaines d\u2019\u00e9chantillons r\u00e9partis en 9 familles de structures et 6 classes de densit\u00e9s<\/li>\n<li>Analyse approfondie de l\u2019impact des conditions de mesures, notamment avec et sans plaques rigides fix\u00e9es sur leurs faces, et en fonction de la vitesse de sollicitation, et d\u00e9termination des conditions pertinentes pour mesurer modules et r\u00e9sistances \u00e0 la compression<\/li>\n<li>Aucun effet de la taille des pores, toute autre chose \u00e9gale par ailleurs, n\u2019a \u00e9t\u00e9 observ\u00e9<\/li>\n<li>Le module doit imp\u00e9rativement \u00eatre d\u00e9termin\u00e9 avec plaques rigides fix\u00e9es sur les faces des \u00e9chantillons, alors que la r\u00e9sistance \u00e0 la compression peut \u00eatre obtenue indiff\u00e9remment avec ou sans plaques<\/li>\n<li>Tous les mat\u00e9riaux, cellulaires, r\u00e9ticul\u00e9s voire interm\u00e9diaires, ob\u00e9issent \u00e0 un m\u00eame raffinement de la loi de Gibson &amp; Ashby, et avec le m\u00eame exposant critique<\/li>\n<li>A partir de ce raffinement, la fraction de solide contenu uniquement dans les brins des mousses a pu \u00eatre calcul\u00e9e et trouv\u00e9e en parfait accord avec des calculs bas\u00e9s sur des mesures ind\u00e9pendantes de propri\u00e9t\u00e9s thermiques et acoustiques<\/li>\n<li>Une classe de mousses semi-ouvertes a \u00e9t\u00e9 d\u00e9finie, i.e., dont la contrainte \u00e0 la compression \u00e9volue avec la densit\u00e9 de fa\u00e7on similaire \u00e0 une mousse ouverte tout en \u00e9tant meilleure en valeur absolue, mais dont le module a un comportement qui s\u2019apparente \u00e0 celui des mousses ferm\u00e9es<\/li>\n<li>La d\u00e9monstration a \u00e9t\u00e9 faite que la densit\u00e9 relative et la fraction de solide contenu dans les brins sont les deux seuls param\u00e8tres cl\u00e9s pour obtenir le comportement m\u00e9canique souhait\u00e9.<\/li>\n<\/ul>\n<p><strong>Principales conclusions <\/strong>\u2014 Sur le plan acad\u00e9mique, la confrontation entre r\u00e9sultats exp\u00e9rimentaux et mod\u00e9lisation a permis d\u2019aller bien au-del\u00e0 de ce qui est habituellement fait sur les mousses rigides, car ces mat\u00e9riaux v\u00e9ritablement mod\u00e8les sont des r\u00e9f\u00e9rences exp\u00e9rimentales indispensables pour comprendre les effets des param\u00e8tres structuraux individuels. Sur le plan technologique, ces r\u00e9sultats permettent d\u2019optimiser ces mat\u00e9riaux pour lesquels chaque application envisag\u00e9e n\u00e9cessite des propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques minimales rendant possible leur utilisation dans un contexte donn\u00e9.<\/p>\n<p><strong>Perspectives <\/strong>\u2014 Ces travaux ouvrent la voie \u00e0 une meilleure compr\u00e9hension des mousses organiques, dont les variations de composition ont des effets (\u00e9lasticit\u00e9 accrue, ductilit\u00e9) qui s\u2019ajoutent \u00e0 ceux de la structure poreuse. Des tests en cisaillement et en flexion, tr\u00e8s difficiles \u00e0 r\u00e9aliser compte tenu du caract\u00e8re fondamentalement fragile de ces mat\u00e9riaux, m\u00e9riteraient d\u2019\u00eatre entrepris afin de calculer le module de Weibull pour diff\u00e9rentes structures.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>&nbsp; &nbsp; Mechanical performance optimisation of tannin-based carbon foams Responsable scientifique\u00a0: Alain Celzard (UMR 7198\u00a0 Institute Jean Lamour) Partenaires Labex\u00a0: M. 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