Transferts conductifs dans des aérogels de silice, du milieu nanoporeux autosimilaire aux empilements granulaires

• Main Author: Spagnol, Sandra
• Language: FRE
• Published: INSA de Toulouse 2007
• Subjects: [SPI:NRJ] Engineering Sciences/Electric power; Aérogels de silice; Transferts conductifs; Milieux nanoporeux autosimilaires; Empilements<br />granulaires; Superisolants
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00260009; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/26/00/09/PDF/Spagnol_rectoverso.pdf; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/26/00/09/ANNEX/Soutenance_151107.pdf

Les aérogels de silice sont des matériaux nanoporeux ayant des propriétés physiques remarquables. Leur performance thermique pourrait intéresser le domaine de la superisolation des bâtiments. Une étude approfondie des transferts conductifs dans ces milieux a été menée numériquement et expérimentalement.<br /><br />Sous forme monolithique, les aérogels de silice sont des matériaux autosimilaires constitués d'air piégé dans des nanopores et qui présentent une grande tortuosité du squelette solide. La modélisation des transferts conductifs à partir de l'équation de diffusion thermique en deux dimensions a été réalisée sur des géométries originales et représentatives de la structure interne. Plusieurs types de géométries ont été testés. Celles qui donnent le meilleur compromis sont des pavages périodiques dont l'élément générateur est un flocon de Von Koch, fractale déterministe.<br /><br />A partir des résultats obtenus sous forme monolithique à l'échelle du pore, les transferts conductifs d'empilements granulaires réguliers ont été étudiés à l'échelle macroscopique et en deux dimensions. L'approche originale vient de la prise en compte de la résistance de contact entre les grains dans le modèle numérique. Une analyse paramétrique est alors proposée en utilisant la méthode des plans d'expériences.<br /><br />Afin de confronter les résultats des modélisations numériques pour les matériaux sous forme monolithique et granulaire, un dispositif expérimental du film chaud, mince et gardé a été mis en place. Il permet de caractériser la conductivité thermique et d'analyser son comportement en fonction de la pression de l'air dans les pores et de la force exercée sur l'échantillon.