Propriétés mécaniques
Caractérisation des propriétés des aérogels

1 - Texture des aérogels

• 1.1 - Densité et porosité
  Figure 1 - Courbe d’adsorption d’azote à partir de laquelle est calculée la surface spécifique
• 1.2 - Surface spécifique et distribution poreuse
  Figure 2 - Évolution du volume adsorbé par un aérogel du côté des hautes pressions relatives Figure 3 - Distribution poreuse d’un aérogel de densité 0,36. Le volume mesuré est égal au volume poreux calculé Figure 4 - Contraction volumique suivant la valeur de la contrainte imposée Tableau 2 Tableau 3

2 - Structure des aérogels

• 2.1 - Spectroscopies
  Figure 5 - Comparaison des spectres infrarouges en transmission de deux aérogels de densité 0,45, séchés en présence de méthanol et de CO2 Figure 6 - Spectre de diffusion Raman d’un aérogel de densité 0,36
• 2.2 - Diffusion centrale des rayonnements
  Figure 7 - Représentation schématique d’un spectre de diffusion centrale I (q) = f (q) en coordonnées logarithmiques d’un matériau présentant une géométrie fractale Figure 8 - Mise en évidence par diffusion centrale des neutrons d’une géométrie fractale pour les aérogels de silice élaborés en milieu acide, en fonction de la densité apparente Figure 9 - Diffusion centrale des neutrons d’aérogels basiques en fonction de la densité apparente

3 - Propriétés optiques

• 3.1 - Transparence
  Figure 10 - Spectre de transmission de deux aérogels de 3 mm d’épaisseur, issus d’un même gel Figure 11 - Transmission UV – visible d’aérogels d’épaisseur 2,5 cm
• 3.2 - Indice de réfraction et dispersion
  Figure 12 - Évolution de la vitesse du son, mesurée dans l’air, d’un aérogel de très faible densité (5 × 10−3) en fonction de la pression résiduelle

4 - Propriétés mécaniques

• 4.1 - Propriétés acoustiques et vitesse du son
• 4.2 - Modules élastiques et contraintes de rupture
  Figure 13 - Module d’Young de deux séries d’aérogels (I et II) mesurés en flexion trois points pour des temps de vieillissement respectifs (de gauche à droite) : 1, 6, 10, 15 et 75 jours Figure 14 - Contrainte limite à la rupture en flexion pour deux séries d’échantillons (I et II) de temps de vieillissement croissants : 1, 6, 10, 15 et 75 jours Figure 15 - Module d’Young des aérogels neutres et basiques O en fonction de la masse volumique Figure 16 - Contrainte limite à la rupture en flexion d’aérogels neutres et basiques O en fonction de la masse volumique
• 4.3 - Ténacité et propagation subcritique de fissure
  Figure 17 - Ténacité des aérogels neutres et basiques O en fonction de la masse volumique Figure 18 - Vitesse de propagation de fissure v f en fonction du facteur d’intensité de contrainte pour un aérogel hydrophobe et pour un aérogel oxydé O

5 - Propriétés thermiques

• 5.1 - Techniques de mesure
• 5.2 - Conductivité thermique (solide, gaz, radiation)
  Figure 19 - Variation de la conductivité thermique solide en fonction de la masse volumique d’aérogels de silice (SiO2) et d’aérogels organiques de type RF ou de type MF Figure 20 - Influence de la pression sur la conductivité thermique d’aérogels de RF de masse volumique 185 kg/m3 à température ambiante Figure 21 - Variation de la conductivité thermique gazeuse d’aérogel de silice et de RF en fonction de la masse volumique (modèle proposé par L.W. Hrubesh et W. Pekala ) et comparaison avec des mesures expérimentales sur des aérogels de R/C (précurseur résorcinol/catalyseur) de 300 Figure 22 - Conductivité thermique calculé d’aérogels de silice avec un taux de charge en opacifiant (carbone) optimisé Tableau 4 Tableau 5
• 5.3 - Conductivité thermique des aérogels de silice et des aérogels organiques
  Figure 23 - Variation de la conductivité thermique d’aérogels organiques de type RF ou de type polyuréthane pour différentes conditions de synthèse à température ambiante et sous air Tableau 6