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Theses Year : 2015

Elaboration of porous and mesoporous silicon carbide by molecular way

Elaboration de carbure de silicium poreux et mésoporeux par voie moléculaire

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Abstract

Due to its excellent thermal resistance, mechanical and chemical stability both at room and elevated temperature, silicon carbide (SiC) is an attractive material for nuclear fuel cladding or catalyst substrates. Pore size control and high porosity are the key factors for such applications. Two approaches are studied during this PhD thesis:(1) The Soft Templating Approach. The porosity and the structure of the final materials are defined by the supramolecular self-assembly of a structure directing agent (SDA) into a molecular SiC precursor. Low molecular-mass organic gelators and a commercial tri-block copolymer are considered as SDA for the synthesis of mesoporous SiC materials.(2) The Hard Templating Approach. SiC materials are synthesized by preceramic polymer nanocasting into mesoporous silica. This process preserves the nanoscale structure of the solid template and leads to mesostructured SiC materials with a high specific surface area.The hard templating approach allows a good replication of the solid template but the difficulty of this method lies in the elimination step of this template. Meanwhile, soft templating approach does not have this drawback and may lead to porous ceramics with more varied structures depending on the SDA used. The complexity of this approach is the template replication step.
Grâce à ses excellentes propriétés de résistance et de conductivité thermique ainsi qu'à sa stabilité mécanique et chimique à température ambiante et à haute température, le carbure de silicium (SiC) est un matériau de choix pour le gainage du combustible nucléaire ou les supports de catalyseurs. Cependant, une grande surface spécifique est souvent requise pour ce type d'applications. Cette étude propose deux approches de synthèse :(1) L'approche « Soft Templating ». La porosité et la structure des matériaux finaux sont définies par l'auto-assemblage supramoléculaire d'un agent de structure (SDA) dans un précurseur moléculaire de SiC. Des organogélateurs à faible masse moléculaire et un copolymère tri-bloc commercial sont considérés pour la synthèse de SiC méso-poreux.(2) L'approche « Hard Templating ». Des céramiques SiC sont synthétisées par nanomoulage de silices méso-poreuses par des polymères précéramiques. Ce procédé conserve la nanostructure du template solide et conduit à des SiC méso-poreux à forte surface spécifique.L'approche hard templating permet une bonne réplication du template solide mais la difficulté de cette méthode provient de l'étape d'élimination de ce même template. L'approche soft templating ne présente pas ce désavantage et peut, suivant le SDA utilisé, mener à des céramiques poreuses possédant des structures beaucoup plus variées. La complexité de cette approche réside dans l'étape de réplication du template.
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Dates and versions

tel-01982488 , version 1 (15-01-2019)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01982488 , version 1

Cite

Thibaud Nardin. Elaboration de carbure de silicium poreux et mésoporeux par voie moléculaire. Matériaux. Université Montpellier, 2015. Français. ⟨NNT : 2015MONTS120⟩. ⟨tel-01982488⟩
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