WTF? (archives)

L’aérogel: un matériau de science-fiction


En 1999, la sonde Stardust a été lancée, avec pour un de ses principaux buts de capter des particules de poussière interstellaire dans un collecteur spécialement conçu à cet effet.

La particularité de ce collecteur est son matériau. Le collecteur de Stardust était composé de blocs d’aérogel placés en alvéole, afin d’y emprisonner les poussières, comme on le voit sur l’image plus haut.

L’aérogel est un matériau vieux d’environ 75 ans. Il est issu d’un gel dont on retire le liquide par séchage, afin de la remplacer par de l’air. Résultat: l’aérogel est composé à 95% d’air, pouvant aller jusqu’à une composition de 99.8% en air. Malgré que l’aérogel soit solide, il possède donc des caractéristiques qui lui sont uniques: Sa densité est la plus faible de tous les solides (pouvant aller jusqu’à 1.9 mg/centimètre cube, avec en moyenne 3 mg/centimètre cube… Pour vous orienter, l’air a un poids de 1.2 mg/centimètre cube). L’aérogel possède, en plus de celui-là, 14 autres entrées dans livre des records Guinness, donc le matériau solide ayant la meilleure propriété d’isolation. Cela est causé par le fait qu’elle annule presque entièrement trois modes de transfert de chaleur: la convection (mouvement des molécules dans un fluide), la conduction (transfert de chaleur d’un lieu à plus haute température vers un lieu à plus basse température) et la radiation (radiation électromagnétique productrice de chaleur, un peu comme la chaleur produite par une ampoule incandescente).

Comme vous pouvez le voir sur l’image plus haut, l’aérogel est presque entièrement transparent. Vu sa composition en air, ça étonne très peu. Habituellement, l’aérogel a une légère teinte bleutée. C’est un matériau fragile (le matériau se déforme peu avant de briser) et friable (il a tendance à se réduire en plusieurs petits morceaux).

Par contre, l’aérogel est un matériau bien particulier à produire. Il demande de bonnes sources d’énergie pour faciliter le procédé de séchage et est souvent dérivé de matières premières coûteuses. C’est pour cela que ce matériau était méconnu et peu employé, excepté dans des domaines clés où ces propriétés étaient désirées et où le coût de production n’était pas un facteur important (comme dans le domaine aérospatial, où la NASA dispose de grands budgets pour réussir à créer des matériaux expérimentaux liés à une recherche poussée dans un environnement bien particulier). Or, depuis 1999 et le voyage de Stardust, l’aérogel attire de plus en plus d’attention, et l’on commence à trouver des façons de produire un matériau plus économique qui pourrait être employé pour des utilisations plus « anodines » que de collecter de la poussière dans l’espace. L’une de ces utilités serait l’isolation des fenêtres.

L’isolation des maisons est un enjeu bien important dans la consommation d’énergie. Habituellement, la chaleur a tendance à s’échanger entre les lieux les moins bien isolés. Les fenêtres font partie de cette catégorie, car la fibre de verre est très peu isolante. À épaisseur égale, ce matériau est 39 fois moins isolant que l’aérogel. Les bâtiments éco-énergétiques emploient des fenêtres à double épaisseur, qui consiste en deux épaisseurs de fenêtre et un espace vide au centre, où le gaz (de l’air ou, mieux encore, un gaz rare nommé l’argon), peut isoler un peu mieux la fenêtre. Une fenêtre à double vitrage avec une lame d’air au centre peut réduire le transfert de chaleur de 30%.

Dans l’isolation des fenêtres, la lame d’air ou d’argon au centre pourrait être remplacée par ce matériau, qui est un coupe-son et un isolant hors-pair. Le groupe Aspen Aerogel estime que d’installer ce type de fenêtres coûterait 2$/pi carré de fenêtre pour l’isolation seulement, et que l’installation de l’isolation se repaierait en moins de 3 ans, grâce aux coûts économisés en consommation d’énergie par rapport à une fenêtre normale. Au fil des ans, le coût de production de l’aérogel pour ce genre de pratiques a aussi diminué drastiquement; on estime que d’ici 2010, l’aérogel aurait un coût de fabrication extrêmement avantageux et plus que compétitif. Donc, d’ici quelques années, vous entendrez probablement de plus en plus parler de ce matériau.

D’ailleurs, la recherche continue pour trouver de nouvelles manières de créer un aérogel de bonne qualité dérivé de sources plus économiques, afin de pouvoir trouver des applications à ce matériau. Beaucoup de recherche se fait autour de la silicate de sodium, une molécule dont on pourrait tirer les aérogels de silice.

 

Rice hulk

 

Une autre avenue intéressante viendrait du maérogel, un produit encore en cour de recherche en Malaisie. Le maérogel serait un aérogel de silice produit à partir de déchets agricoles du riz, et ayant un coût de transformation inférieur de 80% à l’aérogel conventionnel tel qu’il est transformé actuellement. Il serait aussi de meilleur qualité que l’aérogel commercial que nous connaissons actuellement et aurait un mode de préparation simplifié.

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4 réflexions sur “L’aérogel: un matériau de science-fiction

  1. Le génie aérospatial et le génie des matériaux sont parmi les branches les plus populaires des ingénieurs ^^. En cherchant un peu dans ces domaines, je prends quelques informations. D’ailleurs, les français sont vraiment callés en efficacité énergétique et ils commencent, lentement mais sûrement, à évoquer les recherches et développements faits au niveau de l’aérogel.

  2. Je devrais essayer de faire une petite recherche sur les types de bois. Il en existe pas mal d’intéressants et recherchés activement, mais mes infos dans le domaine forestier sont relativement faibles. Faudrait que je m’instruise ^^.

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