Matériau céramique alvéolé destiné à servir de filtre pour le métal en fusion

Matériau céramique alvéolaire

Les matériaux céramiques poreux jouent un rôle important dans l'amortissement, l'atténuation des vibrations, l'isolation thermique, la réduction du bruit, la filtration, etc. Les solides à haute porosité présentent une grande rigidité et une faible densité. C'est pourquoi les solides poreux naturels sont souvent utilisés comme structures, à l'instar des os. L'utilisation de matériaux céramiques alvéolaires par l'homme ne se limite toutefois pas à des aspects structurels, mais recouvre également de nombreuses applications fonctionnelles. Filtre en mousse céramique est fabriqué à partir d'un matériau céramique expansé.

Le matériau poreux doit présenter les deux caractéristiques suivantes : d'une part, il doit contenir un grand nombre de pores ; d'autre part, ces pores doivent être utilisés pour répondre à certaines exigences de conception, afin d'atteindre les indices de performance souhaités.

La teneur relative en pores (porosité) des matériaux poreux varie. En fonction de la taille des pores, on distingue les matériaux à faible et moyenne porosité, d’une part, et les matériaux à haute porosité, d’autre part. Les pores des premiers sont pour la plupart fermés, et leur comportement s’apparente à celui d’une phase d’inclusion au sein du matériau. Ces derniers se présentent sous trois formes, en fonction de la morphologie des pores et de celle de la phase solide continue. La première forme est un solide continu présentant un agencement bidimensionnel de polygones ; les pores sont séparés par des colonnes, à l’instar d’un nid d’abeilles hexagonal, ce qui permet de qualifier visuellement ce matériau poreux bidimensionnel de “ matériau en nid d’abeilles ”. La deuxième forme se caractérise par un solide continu présentant une structure réticulaire tridimensionnelle, les pores formés étant interconnectés. Ce matériau poreux tridimensionnel est appelé “matériau en mousse à cellules ouvertes“ . La troisième forme est un solide continu doté d’une structure de parois polyédriques qui sépare des pores fermés. Ce matériau poreux tridimensionnel est appelé “ mousse à cellules fermées ”. Il existe bien sûr des “ mousses à cellules semi-ouvertes ” qui se situent entre les mousses à cellules ouvertes et les mousses à cellules fermées. ».

Matériau céramique poreux

Le développement de ce type de matériau a débuté dans les années 1970 ; il s'agit d'un matériau poreux présentant des caractéristiques de résistance aux hautes températures. La taille des pores varie du nanomètre au millimètre, la porosité est comprise entre environ 20% et 95%, et la température d'utilisation peut aller de la température ambiante à 1 600 ℃.

De manière générale, les matériaux céramiques poreux peuvent être classés en deux catégories : les matériaux céramiques en nid d'abeille et les matériaux céramiques alvéolaires. Les alvéoles des matériaux céramiques en nid d'abeille forment un réseau bidimensionnel, tandis que les matériaux céramiques alvéolaires sont constitués d'un réseau tridimensionnel de polyèdres creux.

Les matériaux céramiques alvéolaires peuvent généralement être subdivisés en deux types : les matériaux céramiques à mailles et les matériaux céramiques à cellules fermées, selon que chaque cavité présente ou non une paroi solide. Dans le cas des matériaux céramiques à cellules ouvertes, les pores sont interconnectés. S'il existe une paroi solide, la mousse est alors qualifiée de matériau céramique à cellules fermées, les pores étant séparés les uns des autres par une matrice céramique continue. Ces différences apparaissent clairement lorsqu'on compare la perméabilité des deux types de mousses. Certaines céramiques alvéolaires présentent à la fois des pores partiellement ouverts et des pores partiellement fermés.

Les matériaux céramiques à cellules ouvertes peuvent également présenter une résistance mécanique relativement élevée, une perméabilité plus importante, une résistance aux agents chimiques, une résistance aux hautes températures et une structure homogène.