Porosité multi-échelles et phénomènes de transports

Etude et contrôle de la porosité des matériaux.

Responsable d'activité
Michaela Klotz
Chercheur Saint-Gobain
contact:  Michaela.Klotz@saint-gobain.com

Thématiques de Recherches

Un des sujets d'étude du laboratoire est la formation d'une ou de plusieurs porosités contrôlées, aussi bien en taille (micro : < 2nm, méso entre 2-50nm  et macro, >50nm) qu'en tortuosité et connectivité. Notre outil principal de mise en forme est la texturation par le froid, ou ice-templating. Ce procédé permet la croissance de cristaux de glace contrôlant ainsi la redistribution des particules en suspension. En particulier, la texturation par le froid permet la formation de macropores, qui sont l’empreinte laissée par les cristaux de glace après sublimation. En contrôlant la croissance de ces cristaux de glace, on peut directement contrôler la forme et la direction des macropores dans le matériau final. L’image ci-contre montre un échantillon d’Alumine (en blanc) avec une macroporosité droite (en gris) obtenu par congélation unidirectionelle.

Image MEB d'un matériau d'Alumine macroporeux, tirée de [3].

Ce procédé peut être associé à des mécanismes d'auto-assemblage de tensioactifs dans la phase aqueuse pour former des macro et méso-porosités organisées en une seule étape,[1] et permet également d’inclure des zéolites pour former des matériaux a porosité hiérarchique.

Les applications visées sont dans le domaine de la catalyse et des adsorbants. L’efficacité de ces matériaux dépend largement du transport des molécules dans cette porosité multi-échelle. Par une approche à la fois expérimentale et numérique,[2] nous étudions l’impact de la macroporosité orientée obtenue grâce à l’utilisation du procédé de texturation par la glace sur l’activité du matériau.

Publications

[3] Hakouk, K. et al, Implementation of novel ice-templated materials for conversion of tars from gasification product gas, Fuel Processing Technology (2018) 181, 340–351
[2] Vanson, J-M. et al, Kinetic Accessibility of Porous Material Adsorption Sites Studied through the Lattice Boltzmann Method, Langmuir (2017), 33, 1405−1411
[1] Albouy, P-A. et al, Freezing-induced self-assembly of amphiphilic molecules, Soft Matter, (2017), 13, 1759-1763

Equipe
 
 
Michaela Klotz Chercheur Saint-Gobain Michaela.Klotz@saint-gobain.com
Alexey Novikov Postdoctorant Alexey.Novikov@saint-gobain.com
Anciens Membres
Alejandra Bueno Doctorante
Jérémy Dhainaut Postdoctorant
Jean-Matthieu Vanson Doctorant
Khadija Hakouk Postdoctorante