Élaboration de céramiques alvéolaires à base de kaolin : propriétés thermiques et mécaniques

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Module d'Young

Mots-clés

Kaolin - Thèses et écrits académiques,

Anisotropie - Thèses et écrits académiques,

Porosité - Thèses et écrits académiques,

Élasticité - Thèses et écrits académiques,

Conductivité thermique - Dissertations universitaires

L'élaboration de matériaux argileux fortement poreux par des procédés peu coûteux et respectueux de l'environnement offre une voie d'accès prometteuse à la mise au point d'isolants thermiques performants, expliquée par la faible conductivité thermique de l'air (0,026 W.m⁻¹.K⁻¹) et de certains phyllosilicates comme le kaolin (1 W.m⁻¹.K⁻¹). Cependant, la structure en feuillets des argiles peut conférer au matériau final un caractère anisotrope à l'échelle macroscopique. Au cours de ce travail, des mesures de la conductivité thermique par différentes techniques expérimentales et du module d'Young ont été effectuées sur des matériaux composés de kaolinite et de muscovite élaborés par pressage ou extrusion. Les résultats obtenus ont permis de corréler les variations de ces propriétés avec les transformations minéralogiques intervenant au cours d'un traitement thermique et de souligner l'importance du procédé de mise en formesur l'anisotropie et les valeurs intrinsèques de la partie solide. L'influence d'une quantité importante de porosité a également été étudiée par l'intermédiaire de mousses présentant des taux de porosité compris entre 55 et 95 %, fabriquées à partir d'un kaolin mélangé en voie acqueuse à un émulsifiant puis consolidées par traitement thermique. Des valeurs très faibles de la conductivité thermique (0,054 W.m⁻¹.K⁻¹ pour 95% de porosité) ont été obtenues pour ces matériaux tout en garantissant une tenue mécanique acceptable (lois de comportement en compression). Une comparaison des valeurs expérimentales avec celles issues de modèles analytiques a permis de montrer l'importance de l'interconnexion des cellules sur les propriétés macroscopiques.