Début du projet région COMPASS

• Les solutions classiques pour l’isolation (laine de verre, mousses polymères …) deviennent rédhibitoires aux vues des nouvelles réglementations en matière d’efficacité énergétique pour la rénovation des bâtiments. Les super-isolants de type aérogels de silice proposent une alternative de très haute performance à la fois dans le domaine du bâtiment mais aussi pour l’industrie et les transports. Ces matériaux sont composés d’une structure de silice très légère, contenant plus de 95 % d’air emprisonné dans des pores de taille nanométrique. C’est cette structure particulière qui leur confère la plus faible conductivité thermique connue à ce jour. Mais c’est aussi cette structure qui explique les mauvaises propriétés mécaniques des produits composites à base aérogels de silice. Les aérogels de silice ont une très faible résistance mécanique qui limite fortement leur potentiel (difficulté de mise en oeuvre, formation de poussières).

a) Échantillon de silice nanoporeuse simulé par Dynamique Moléculaire. Le blanc correspond aux porosités, le vert à la silice. b) Modèle discret (DEM) d’un empilement de granules d’aérogels issue d’une tomographie X. Chaque granule est composé de plusieurs centaines de sphères discrètes. c) Essai de flexion 4 points sur super-isolant nano-poreux (PIV).

• Le projet COMPASS se propose d’améliorer drastiquement les propriétés mécaniques des aérogels de silice en jouant sur leur microstructure à deux échelles: nanométrique en prenant en compte la chimie de surface des aérogels de silice, submillimétrique en optimisant les composites à base d’aérogels. Le projet s’appuiera à la fois sur des travaux expérimentaux (caractérisations structurales et mécaniques) et sur des simulations numériques (dynamique moléculaire à l’échelle des grains nanométriques et simulations discrètes à l’échelle des composites). Le projet repose sur les expertises complémentaires de deux laboratoires académiques régionaux MATEIS (INSA Lyon) et SIMaP (CNRS, Univ. Grenoble Alpes). Il s’appuie aussi sur l’expertise des partenaires du projet. Le laboratoire commun MATeB (EDF/MATEIS) s’intéresse par exemple à la conception de matériaux pour l'efficacité énergétique des bâtiments et aux systèmes associés. Les composites à base d’aérogels se déclinent sous plusieurs formes (granules compactés, mat fibrés imprégnés par réaction sol-gel ou composites liantés fibrés) et permettent d’obtenir un produits durable et flexible. EDF et MATEIS ont déposé un brevet sur l’une des voies composites.L’amélioration des propriétés mécanique ouvrira la possibilité de diminuer le coût du point d’efficacité thermique, soit en utilisant moins de précurseur silice pour une même efficacité, soit en formulant mieux les produits pour coupler efficacité thermique et mécanique.