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RÉSUMÉ
Le nettoyage par ultrasons connaît son essor le plus remarquable, avec le développement industriel, dans la seconde moitié du XXe siècle. Cette évolution se poursuit avec l'émergence de la sonochimie et des nombreux travaux de recherche qu'elle recouvre, ouvrant ainsi sur la perspective de nouvelles applications des ondes ultrasonores. Cet article détaille tout d’abord les ultrasons dans leur ensemble, les effets associés à la propagation de l’onde ainsi que les champs d’application de ces ultrasons. Ensuite, la sonochimie et ses différentes applications sont passées en revue (synthèse organique, matériaux, environnement, électrochimie), ainsi que les réacteurs sonochimiques.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Christian PÉTRIER : Professeur des universités, université de Savoie (Chambéry)
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Nicolas GONDREXON : Professeur des universités, université Joseph-Fourier (Grenoble)
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Primius BOLDO : Maître de conférences, université de Savoie (Chambéry)
INTRODUCTION
Parmi les domaines industriels faisant appel à une utilisation classique des ultrasons, le nettoyage constitue sans doute l'exemple le plus connu et le plus remarquable. Du point de vue de la sonochimie, les applications des ondes ultrasonores sont rares. Même si l'usage de cette technologie dans les secteurs de la chimie fine, de la chimie de synthèse, de la chimie de spécialité ou encore de la chimie de l'environnement est connu, il demeure souvent confidentiel et relève dans la grande majorité des cas d'un savoir-faire volontairement gardé secret.
Les ultrasons, identifiés par le CNRS comme l'une des technologies du XXI e siècle, constituent une voie unique tant pour l'activation des phénomènes de transfert que comme agent d'oxydation radicalaire ou de pyrolyse.
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1. Ultrasons
En 1880, Pierre et Jacques Curie découvrent l'effet piézo-électrique direct en observant la polarisation électrique d'un échantillon de quartz soumis à une contrainte mécanique. L'effet inverse, établi par Lippman, en 1881, permet de créer une vibration mécanique à partir d'une énergie électrique alternative. Cette découverte conduira Langevin à la mise au point du sonar, première application connue des ultrasons. Dans la seconde moitié du XX e siècle, cette technologie connaît son essor le plus remarquable avec le développement industriel du nettoyage par ultrasons. Cette évolution se poursuit avec l'émergence de la sonochimie et des nombreux travaux de recherche qu'elle recouvre, ouvrant ainsi sur la perspective de nouvelles applications des ondes ultrasonores.
1.1 Généralités
Les ultrasons appartiennent à la catégorie des sons inaudibles par l'Homme. Ce sont des ondes vibratoires dont la fréquence est supérieure au seuil d'audibilité de l'oreille humaine qui se situe classiquement aux environs de 16 000 Hz.
Les grandeurs physiques caractéristiques principales de l'onde ultrasonore sont la fréquence f (hertz ou cycle par seconde), la longueur d'onde λ (m), la vitesse de propagation ou célérité c (m · s−1) et la puissance P (W) qui permet de quantifier l'énergie ultrasonore transmise au milieu soumis aux ultrasons. Cette puissance, rapportée à l'unité de surface émettrice, définit l' intensité ultrasonore (W · m−2). Elle peut aussi être relative au volume de milieu irradié ; c'est la puissance ultrasonore volumique (W · m−3). Les ultrasons se différencient alors selon deux critères principaux : la fréquence et la puissance.
Le domaine ultrasonore (figure ...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SUSLICK (K.S.) - Ultrasound, Its Chemical, Physical and Biological effects - . VCH Publishers (1988).
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(2) - MASON (T.J.), TIEHM (A.) - Advances in Sonochemistry - . Vol. 6 - Ultrasound in Environmental Protection, JAI Press (2001).
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(3) - LUCHE (J.L.) - Synthetic Organic Sonochemistry - . Plenum Press (1998).
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(4) - KYLLÖNEN (H.M.), PIRKONEN (P.), NYSTRÖM (M.) - Membrane filtration enhanced by ultrasound : a review - . Desalination, 181, 319-335 (2005).
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(5) - GEDANKEN (A.) - Using ultrasound for the fabrication of nanomaterials - . Ultrasonics Sonochemistry, 11, 47- 55 (2004).
-
(6) - KEILI (F.J.), SWAMY (K.M.) - Reactors for sonochemical engineering – Present Status Review in Chemical Engineering - . Freund Publishing House (1999).
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ANNEXES
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