Fabrication et propriétés mécaniques des matériaux fragiles poreux

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Des matériaux poreux inorganiques non métalliques sont nécessaires pour de nombreuses applications où ils doivent combiner une propriété fonctionnelle, améliorée par la porosité (par exemple, les substituts osseux, les isolateurs thermiques, les supports catalytiques, les dispositifs de filtration, les piles à combustible ...), avec un rôle structurel, C'est-à-dire qu'ils doivent posséder des propriétés mécaniques suffisantes. Ce dernier, cependant, est fortement affecté par la porosité; En outre, ces matériaux sont par nature très fragiles, c'est-à-dire qu'ils échouent dans le régime élastique sans déformation.

Fracture typique d'un matériau fragile en compression

Nos travaux ont l'intention de:

• Comprendre les relations entre la porosité (quantité, taille, distribution, morphologie ...) et les propriétés mécaniques.
• Proposer des voies originales pour produire des structures poreuses,
•  Fabriquer des matériaux optimisés pour des applications spécifiques.

La recherche actuelle comprend:

• Biomatériaux: céramique de phosphate biphasique de calcium (BCP) et ciments de phosphate de calcium (CPC) pour la substitution osseuse, en collaboration avec LIOAD (Nantes).
• Silice mésoporeuse (SBA-15) pour isolation thermique, en collaboration avec UHA (Mulhouse).

	CPC macroporique obtenu par addition de mannitol porogénique Particules pendant la fabrication
CPC composite inorganique-organique macroporique obtenu par Un processus de moussage pendant la préparation de pâte de ciment

Il existe également une recherche pour produire des matériaux moins fragiles en leur fournissant une certaine tolérance aux dommages. Cela peut être réalisé, par exemple, par la fabrication de matériaux composites grâce à l'incorporation de polymères organiques.
   

	L'effet de renforcement (renforcement) provient d'un mécanisme de pontage des fissures par voie plastique déformant les ligaments polymères.
Tolérance aux dommages d'un CPC inorganique-organique. L'addition d'un polymère (courbe bleue) permet au matériau de résister à une certaine quantité de déformation avant rupture, par rapport au ciment purement inorganique (courbe rouge).
Évolution de la ténacité de la fracture de CPC avec la porosité. Les ciments composites inorganiques-organiques (symboles non circulés) présentent des propriétés mécaniques plus élevées que les ciments purement inorganiques ("contrôle": symboles circulés).