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Les aérogels de silice, des isolants béton

Floriane Leclerc
Les aérogels de silice, des isolants béton

Aérogel composite biosourcé à base de silice.

© Mines Paris tech

Objets de recherche depuis une trentaine d'années, les aérogels de silice, aujourd’hui l’isolant thermique le plus performant, sortent du laboratoire pour entrer en phase d'exploitation industrielle. Cette technologie sera présentée, parmi 20 autres, le jeudi 6 juillet lors du ParisTech Research Day, organisé par les Mines ParisTech à l'occasion du cinquantenaire de la création de sa structure dédiée à la recherche partenariale, Armines.

Transparents, évanescents, presque poétiques. “Imaginez une petite fumée, translucide, presque sans masse, mais en même temps solide", suggère Patrick Achard, directeur de recherche au centre Procédés, énergies renouvelables et systèmes énergétiques, dans un document publié par l'écoles des Mines de Paris. Les aérogels de silice constituent aujourd’hui l’isolant thermique le plus performant à pression atmosphérique. Leur particularité ? “Leur structure poreuse à toutes les échelles (micro et méso) qui, en confinant l’air, leur permet d’afficher une conductivité thermique inférieure à celle de l’air immobile”. Une performance rare qui lui permet de se démarquer des isolants classiques comme la laine de verre, presque trois fois moins isolante. ,

 

Cela fait déjà une trentaine d’années que les recherches se focalisent sur ces matériaux nanostructurés, très légers. Mais aujourd'hui, ils sortent des labos pour passer en phase d’exploitation industrielle. “Steven Kistler, le chercheur par qui tout a commencé au début des années 1930, avait déjà élaboré des aérogels de silice, d’alumine, d’oxyde de chrome, d’oxyde d’étain. Dans les années 1990, on a réussi à développer des aérogels de carbone. Plus récemment ce sont des aérogels de type composites qui ont été élaborés, notamment aux États-Unis pour la NASA”, se souvient Patrick Achard. Aujourd’hui, nous avons déjà déposé, avec le groupe chimique français Produits chimiques et auxiliaires de synthèse (PCAS), plusieurs brevets et créé une spin-off, Enersens, afin de développer au plan industriel les produits de nos travaux conjoints”.

Petit à petit, la famille des aérogels s’élargit, rendant possibles de nouvelles applications. En partenariat avec la société Parex group, le laboratoire de Patrick Achard a ainsi développé des mortiers
à base d’aérogels de silice granulaires. “Utilisés dans la rénovation des bâtiments existants, ils permettraient, avec seulement trois centimètres d’épaisseur, de diviser par deux la consommation d’énergie de chauffage de bâtiment non isolés en Europe”, détaille le scientifique. Seul hic : leur prix, bien plus onéreux.

 

Des aérogels organiques, moins friables

 

Les recherches s'orientent également vers des aérogels organiques, "qui permettent la mise au point d'aérogels hybrides, moins friables que les aérogels de silice", informe le chercheur qui travaille avec le Cemef, laboratoire de Mines Paris Tech à Sophia Antipolis, à l'élaboration d'aérogels à partir de cellulose.

 

Outre l’isolation, ces aérogels pourraient également trouver des débouchés dans le secteur de la médecine. Les aérogels organiques, si on les pyrolyse, donnent ainsi des “aérogels de carbone” dont la structure, intacte, permet d’élaborer des matériaux d’électrodes. “Très récemment on a également développé des oxydes semi-conducteurs (dioxyde d’étain, dioxyde de titane), à partir desquels on peut faire des aérogels. Leurs usages ? La production d’hydrogène directement sous faisceau solaire, ou encore les électrodes de piles à combustible”, rapporte Patrick Achard.


Aérogels de silice, les super isolants de demain par MINES_ParisTech

* "Histoire de sciences et entreprises" (volume 1), sous la direction d'Isabelle Blanc et Cédric Denis-Rémis, Presse des Mines, 2017.

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