Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Alain CELZARD : Docteur de l'université Henri-Poincaré, Nancy 1 - Professeur à l'ENSTIB – université de Lorraine, à l'institut Jean Lamour – UMR CNRS 7198 et à l'institut universitaire de France
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Vanessa FIERRO : Docteur de l'université de Saragosse (Espagne) - Chargée de recherches au CNRS et à l'institut Jean Lamour – UMR CNRS 7198
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Antonio PIZZI : Docteur de l'université de Rome (Italie) - PhD, université de l'OFS (Afrique du Sud), - D.Sc., université de Stellenbosch (Afrique du Sud) - Professeur à l'ENSTIB – université de Lorraine et au LERMAB – EA 4370
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Cet article traite des matériaux poreux multifonctionnels récemment mis au point à partir de ressources végétales. Après de brefs rappels sur l'importance industrielle des matériaux poreux, sur l'intérêt de les concevoir à partir du bois et des différentes substances présentes dans la biomasse lignocellulosique, nous présentons des mousses et des gels hautement poreux dérivés de tannin, lignine ou cellulose. Nous traitons ensuite le cas des solides carbonés dérivés de mousses et de gels, ainsi que du bois lui-même. Les applications potentielles de ces nouveaux matériaux sont décrites, toutes liées aux deux domaines d'importance majeure que sont l'énergie et l'environnement.
The present article deals with multifunctional porous materials recently developed from vegetable resources. After some brief reminders about the industrial importance of porous materials, the interest of preparing them from wood and other substances present in lignocellulosic biomass, highly porous foams and gels derived from tannin, lignin or cellulose are presented. The case of porous solids derived from foams and gels, and from wood itself as well, is treated next. Potential applications of all these new materials are described, all related to the key domains that are energy and environment.
bois, matériaux poreux, mousses, aérogels, matériaux carbonés, énergie et environnement
wood, porous materials, foams, aerogels, carbonaceous materials, energy and environment
Domaine : Chimie des matériaux
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Moussage, gélification, pyrolyse, activation physique ou chimique
Domaines d'application : Énergie et environnement
Principaux acteurs français : Institut Jean Lamour – UMR CNRS 7198 ; LERMAB – EA 4370
Pôles de compétitivité : Fibres Grand Est
Centres de compétence :
Industriels : SilvaChimica, fournisseur de tannins
Autres acteurs dans le monde :
Contact : [email protected]
Les travaux relatés ici ont valu à Alain Celzard sa nomination à l'Institut universitaire de France en 2010 en tant que membre junior, ainsi que le 1er Prix régional du Chercheur 2011, décerné par la région Lorraine en février 2012.
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Présentation
Principaux constituants du bois
En anglais
1. Contexte
La grande famille des matériaux peut se subdiviser en plusieurs sous-groupes, notamment selon leur nature chimique : organiques/inorganiques, métalliques/non-métalliques, naturels/synthétiques, etc. Les matériaux étant par définition des solides utiles, choisis par l'utilisateur pour leurs propriétés, une autre classification repose sur leurs applications : matériaux de structure d'une part, et matériaux de fonction d'autre part. Les premiers sont utilisés pour leurs performances mécaniques, les derniers pour toute autre propriété d'intérêt : optique, électrique, magnétique, catalytique, etc. C'est à cette seconde famille que cet article est consacré, et plus exactement aux matériaux poreux.
Généralement, trois types de porosité sont considérés : les micropores, de largeur inférieure ou égale à 2 nm, les mésopores, compris entre 2 et 50 nm, et les macropores, au-delà de 50 nm. Cette définition est celle de l'IUPAC et se base sur le comportement en adsorption de ces différents types de porosité. La proximité plus ou moins grande des parois de pores leur confère en effet des propriétés différentes : densification et piégeage réversible des molécules de gaz dans les pores les plus étroits, phénomène de condensation capillaire des vapeurs et adsorption des molécules liquides, plus grandes et le plus souvent solvatées, dans les pores plus larges (mésopores), et adsorption négligeable dans les macropores. Une autre grandeur essentielle est la surface spécifique, exprimée en m2 par gramme de matériau, et est d'autant plus élevée que la porosité étroite (méso mais surtout micro) est développée.
Les matériaux poreux sont massivement utilisés...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SING (K.S.W.), EVERETT (D.H.), HAUL (R.A.W.), MOSCOU (L.), PIEROTTI (R.A.), ROUQUEROL (J.), SIEMIENIEWSKA (T.) - Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity (Recommendation 1984). - Pure Appl. Chem., 57(4), p. 603-619 (1985).
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(2) - BIDLACK (J.), MALONE (M.), BENSON (R.) - Molecular structure and component integration of secondary cell walls in plants. - Proceedings of the Oklahoma Academy of Science, 72, p. 51-56 (1992).
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(3) - TONDI (G.), ZHAO (W.), PIZZI (A.), DU (G.), FIERRO (V.), CELZARD (A.) - Tannin-based rigid foams : a survey of chemical and physical properties. - Biores. Technol., 100, p. 5162-5169 (2009).
-
(4) - ZHAO (W.), PIZZI (A.), FIERRO (V.), DU (G.), CELZARD (A.) - Effect of composition and processing parameters on the characteristics of tannin-based rigid foams. Part I : cell structure. - Mat. Chem. Phys., 122, p. 175-182 (2010).
-
(5) - GIBSON (L.J.), ASHBY (M.F.) - Cellular solids : structure and properties. - 2nd ed. Cambridge Solid State Press, Cambridge University Press (1997).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Essais de réaction au feu – Débit calorifique, taux de dégagement de fumée et taux de perte de masse – Partie 1 : Débit calorifique (méthode au calorimètre conique) - ISO/CD 5660-1 - 1993
-
Standard test method for determining material ignition and flame spread properties - ASTM E1321-97a -
-
Determination of the emission of volatile organic compounds an aldehydes for building products – Small chamber method - JIS A 1901 - 2003
ANNEXES
Composizione per la fabbricazione di un materiale espanso a base di tannini, materiale espanso da essa ottenibile, e relativo procedimento di fabbricazione. Brevet italien, déposé le 21/07/2011 sous le no TO2011A000656
Mousses rigides à base de tanins de type procyanidine ou prodelphinidine et leur procédé de préparation. Brevet français, déposé le 23/08/2011 sous le no 11/025821. Extension déposée le 2/08/2012 sous le no PCT/FR2012/051828.
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