thesis

Etude physico-chimique des mécanismes de dissipation d'énergie dans des systèmes solides poreux / liquides non-mouillants

Defense date:

Jan. 1, 2002

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Institution:

Lyon, INSA

Disciplines:

Materials science and engineering

Authors:

Directors:

Abstract EN:

This work presents a physicochemical analysis of the mechanisms of energy dissipation during the forced intrusion of water in hydrophobic porous solids (for applications in damping). A bread panel of supports has been scanned in order to identify the influence of (1) textural parameters (pore size distribution, connectivity) and (2) chemical parameters (hydrophobicity nature). Model materials (MCM-41) allowed to understand intrusion and extrusion mechanisms, without any network effect. This point had not been clearly demonstrated before (Hg porosimetry). Vapour nucleation is believed to govern extrusion in some particular cases. Therefore, "intrinsic" hysteresis was defined. In disordered materials (silica gels, polymeric resins. . . ) porous texture generates additional dissipation ("geometrical" hysteresis ). A model is proposed in order to estimate the weight of each contribution to the whole energy dissipation.

Abstract FR:

Ce travail présente une analyse physico-chimique des mécanismes de dissipation d'énergie mécanique lors de l'intrusion forcée d'un liquide non mouillant (eau) dans un matériau poreux hydrophobe (applications dans l'amortissement des structures). De nombreux matériaux ont été testés, afin de distinguer l'effet des paramètres (1) texturaux (taille de pore, distribution,) et (2) chimiques (nature de l'hydrophobie). L'étude de matériaux modèles (MCM-41) a permis de dégager les lois d'intrusion et d'extrusion, sans effet de réseau, ce qui n'avait pas été clairement établi jusqu'alors (porosimétrie Hg). La nucléation d'une phase vapeur peut dans certains cas gouverner l'extrusion. Ces résultats permettent de définir l'hystérésis " intrinséque ". Dans les matériaux désordonnés (gels de silice,), la texture poreusegénère également une dissipation (hystérésis " géométrique "). Une modélisation est proposée pour mieux cerner la part de chaque contribution à la dissipation d'énergie totale.