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19 Mai 2017 Antoine NAILLON


« Cristallisation de sel à l’échelle d’un pore micrométrique : cinétique de précipitation, transport des ions et génération de contraintes »

Antoine NAILLON LAAS/IFM TOULOUSE

Vendredi 19 Mai 2017 à 11h00, salle A.Rassat du bâtiment E de l’UFR de Chimie


La détérioration de matériaux poreux par la croissance de cristaux de sel est un problème majeur concernant la protection des matériaux de construction, la préservation du patrimoine culturel et l’érosion des milieux naturels [1].

Ce phénomène est lié à la pression de cristallisation, dont la valeur dépend directement de l’excès de sel dissous en solution par rapport à l’équilibre cristal-solution (caractérisé par la sursaturation S, S=1 pour une solution à l’équilibre avec un cristal).Bien qu’il ait été montré que la sursaturation pouvait être bien supérieure à 1 à la nucléation (S 1,5-1,7) [2], il n’est pas évident de déterminer cette valeur au moment où le cristal rentre en contactavec les parois du pore.En effet, la distribution en sel autour du cristal résulte de la compétition entre la cinétique de réaction et le transport des ions vers le cristal (convection et diffusion).

Dans ce contexte, nous avons étudié la cinétique de précipitation d’un cristal de chlorure de sodium et les contraintes qu’il exerce sur les parois d’un pore à l’aide d’expériences en dispositifs microfluidiques et de modèles numériques.

Les expériences ont montré que le coefficient de réaction était largement sous-estimé dans la littérature et que le phénomène était contrôlé par la diffusion, après seulement quelques millisecondes [3].La résolution numérique des équations de transports nous a permis de connaitre l’évolution de la sursaturation à l’interface cristal solution lors de la croissance cristalline, et ainsi prédire la génération de contrainte.Cette dernière
a été évaluée expérimentalement en mesurant la déformation des parois du canal. La génération de contrainte peut ainsi se caractériser par un diagramme qui se base sur les propriétés du cristal : cinétique de réaction et masse volumique,les propriétés de transport, la sursaturation à la nucléation et la géométrie du pore.

Antoine NAILLON

[1] R. J. Flatt, F. Caruso, A. M. A. Sanchez, and G. W. Scherer, Nat. Commun., 2014, 5, 4823.

[2] A. Naillon, P. Duru, M. Marcoux and M. Prat, J. Cryst. Growth, 2015, 422, 52.

[3] A. Naillon, P. Joseph, and M. Prat, J. Cryst. Growth, 2017, 463, 201.


publié le , mis à jour le