Shichang Li

Titre de la thèse : Composés organiques biosourcés à changement de phase solide/liquide dans des matrices géopolymères pour des applications dans le domaine du bâtiment

Dans le cadre du développement durable et des économies d'énergie, les matériaux à changement de phase (PCM) suscitent un intérêt croissant dans les applications du bâtiment. Le concept des matériaux à changement de phase est né d'un phénomène physique facilement observable. Lorsqu'un objet subit un changement d'état, il échange des quantités importantes de chaleur avec son environnement. Ainsi, de la chaleur est absorbée lors du passage de l'état solide à l'état liquide, tandis que le processus inverse libère de la chaleur. L'intégration de matériaux à changement de phase (PCM) dans les murs permet de maintenir le confort thermique intérieur tout en économisant de l'énergie. Les matériaux à changement de phase sont déjà utilisés dans la construction, mais généralement sous forme de produits à base de pétrole (cires de paraffine).

Cette étude vise à incorporer des composés biosourcés, agissant comme matériaux à changement de phase, dans les géopolymères afin de remplacer le ciment Portland dans les matériaux de construction. En effet, il est largement reconnu que la production de géopolymères génère beaucoup moins de dioxyde de carbone que celle du ciment Portland. La première partie consiste à sélectionner et à préparer des PCM répondant à des exigences spécifiques, telles qu'un point de fusion et une température de solidification compris entre 22 et 26 °C. La deuxième partie concerne l'incorporation de PCM d'origine biologique dans les géopolymères, une tâche très difficile. Cela nécessite une dispersion complète des PCM dans la matrice géopolymère sans réaction avec la solution précurseur alcaline. La dernière partie se concentre sur la caractérisation des géopolymères. Diverses expériences seront menées pour caractériser les propriétés du géopolymère, notamment la résonance magnétique nucléaire (RMN) à l'état solide 29Si et 27Al pour la caractérisation chimique et structurelle ; l'analyse laser flash (diffusivité thermique) et la source plane transitoire (TPS, conductivité thermique) pour les propriétés thermophysiques ; l'analyse mécanique dynamique pour les propriétés thermomécaniques ; et l'analyse thermogravimétrique (ATG) et la calorimétrie différentielle à balayage (DSC) pour l'analyse thermochimique.

Mots-clés : matériaux à changement de phase, géopolymères, énergie, composés biosourcés, durabilité