Céramiques basse énergie pour la catalyse industrielle

Le défi

La fabrication traditionnelle des céramiques nécessite un frittage à haute température très énergivore. Pour les applications en catalyse et filtration jusqu’à 1000°C, des approches alternatives réduisant l’énergie de fabrication tout en maintenant les performances à haute température sont nécessaires. Les composites liés par géopolymère utilisant de la poudre de cordiérite recyclée issue des déchets de l’industrie automobile offrent une voie prometteuse à faible consommation énergétique, mais comprendre comment ces matériaux évoluent pendant le service à haute température est essentiel pour l’adoption industrielle.

La solution

La recherche a développé des matériaux dérivés de la cordiérite préparés à partir de poudre de cordiérite recyclée liée avec un géopolymère métakaolin-silicate de potassium à des températures inférieures à 100°C. Le GrindoSonic MK7 couplé à un four haute température a permis la mesure in-situ de l’évolution du module d’Young pendant le chauffage jusqu’à 1000°C. Cela a permis à l’équipe de corréler le rapport K/Al et la fraction de cordiérite avec la stabilité dimensionnelle, l’évolution de la porosité et les propriétés mécaniques finales, y compris le coefficient de dilatation thermique.

Résultats

Un rapport K/Al de 0,75 ou 1 s’est avéré favorable à la stabilité de la porosité autour de 25–30%, les composites atteignant un faible coefficient de dilatation thermique de 4 à 4,5 × 10⁻⁶ K⁻¹ et un module d’Young de 40 à 45 GPa après traitement thermique. Des rapports K/Al plus élevés ont causé une cristallisation problématique et une diffusion du potassium dans la structure de la cordiérite. Cette recherche démontre une alternative viable à faible énergie aux céramiques frittées traditionnelles pour les applications en catalyse et filtration.