Synthèse, Caractérisation et Combustion de Nanothermites – SyTCOM

Ce projet a pour but de produire par un design raisonné des nanothermites d'architecture et d'interface métal-oxyde contrôlés au moyen de procédés robustes et transposables à une production industrielle, afin de garantir une stabilité des comportements et des performances et d'augmenter les vitesses de réaction.
Les approches actuelles en vigueur dans la communauté des nanomatériaux pour de multiples applications cherchant à tirer profit de la réduction de taille des objets ou structures à l'échelle nanométrique commencent seulement à diffuser dans la thématique des nanothermites. Des nanopoudres sont simplement mélangées et les résultats obtenus sont assez prometteurs. Cependant, lors du mélange, de fortes hétérogénéités locales dans la distribution des particules sont inévitables et la manipulation et la mise en forme de ces mélanges de nanopoudres imposent des contraintes de sécurité ('exposition des travailleurs) qui pourraient induire des coûts importants pour un éventuel développement industriel. Face à cela, il est judicieux de dépasser le simple mélange de nanopoudres et de considérer des composites nanostructurés métal-oxyde où les deux matériaux sont intimement liés et répartis de façon homogène même à petite échelle. Ces nanocomposites peuvent présenter de nombreuses architectures: enrobage individuel de nanoparticules d'Aluminium par l'oxyde, enrobage de nanoparticules d'oxyde par l’Aluminium,... avec de nombreuses variantes sur les formes et dimensions des objets considérés.
Dans ce projet nous proposons une approche physico-chimique et de modélisation pour poser les bases d’un design rationnel de nanothermites, à partir de plusieurs couples métal-oxyde (types Al/CuO, Al/Sb2O5, Al/WO3…) en contrôlant par le procédé: les dimensions des particules (métal et oxyde), leur morphologie, leur interface, et la porosité de l'architecture.
Plusieurs nano thermites seront synthétisées selon différents protocoles puis caractérisées et étudiées en combustion et par traitements thermiques. Les résultats obtenus expérimentalement seront totalement originaux et d’un intérêt primordial à la compréhension des processus physico-chimiques mis en jeu. Ils serviront aussi au développement d’un modèle cinétique détaillé de la combustion.