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Conductivité thermique d’un aérogel

Les aérogels constituent une innovation importante dans le monde de la recherche. Leur conductivité thermique est la plus faible conductivité thermique connue des solides. Les aérogels sont des matériaux de faible densité, dérivés des gels de silice, dans lequel le liquide a été remplacé par du gaz. Cette faible conductivité thermique (grande capacité isolante) peut être attribuée à la présence de petits pores de taille nanométrique remplis d’air, constituant 97% du matériau, ainsi que de petites agrégats de silice dispersées qui correspondent aux 3% restants. Les aérogels eux-mêmes sont extrêmement fragiles, cependant la combinaison gel/aérogel est un isolant flexible et de haute technologie. Il peut être utilisé pour de nombreuses applications, par exemple dans l’aérospatiale, les appareils électroménagers, l’habillement et la sécurité sanitaire où les aérogels ont permis de sécuriser la chaîne du froid.

L’appareil de mesure LM.PLUS 305 (Heat Flow Meter – Méthode fluxmétrique) de Stirolab est conçu pour mesurer les propriétés thermiques des matériaux isolants, tels que les solides, les mousses et les textiles. Cet instrument est capable de mesurer les conductivités thermiques de 0,001 à 2 W/m.K, sur une plage de températures de -15°C à 90°C, conformément aux normes internationales ASTM C518, ISO 8301 et EN 12667.

LM.PLUS 305 méthode fluxmétrique

Le LM.PLUS 305 est un appareil de mesure de la conductivité thermique des matériaux d’isolation et de construction, développé par la société Stirolab. Il vous permet de réaliser des mesures précises et fiables sur vos échantillons.Logo Stirolab

 

Mesure de la conductivité thermique d’un aérogel

Pour cette expérience, des chercheurs ont mesuré la conductivité thermique d’une couche d’aérogel à l’aide du LM.PLUS 305. L’objectif de cette expérience était de confirmer la précision du LM.PLUS 305, tout en découvrant les incroyables capacités thermiques des aérogels. La précision de mesure du LM.PLUS 305 est inférieure à 3%.

 

Réalisation des essais de conductivité thermique sur un aérogel

Pour mesurer la conductivité thermique de l’aérogel, celui-ci a été placé dans le LM.PLUS 305. Les plaques supérieure et inférieure ont ensuite été réglées pour s’adapter automatiquement à la hauteur de l’échantillon. Un flux de chaleur unidimensionnel et constant s’établit ensuite de la plaque chaude (ex : 30°C) vers la plaque froide (ex : 10°C), traversant ainsi l’échantillon d’aérogel. Cette différence de température entre les plaques permet de simuler la perte de chaleur d’un environnement intérieur chaud vers un environnement extérieur plus froid, et inversement. Avant de mesurer la conductivité thermique de l’aérogel, un essai préliminaire a été effectué sur un échantillon-étalon choisi pour calibrer les fluxmètres. La conductivité thermique (λ) se calcule ensuite selon la loi de conduction thermique de Fourier tel que :

λ = ϕ.e / ΔT

ϕ = densité de flux thermique (W/m²)

e = épaisseur de l’échantillon (m)

ΔT = gradient de température à travers l’échantillon

 

Résultats des essais de conductivité thermique sur un aérogel

La conductivité thermique de l’aérogel mesurée par le LM.PLUS 305 est de 0,024 W/m.K à 20°C. La conductivité thermique de l’aérogel est très faible. Il est donc possible d’isoler un environnement sensible des environnements difficiles, tels que les environnements cryogéniques ou à forte intensité de chaleur. Actuellement, l’utilisation principale des couvertures d’aérogel concerne les applications d’isolation dans la construction de bâtiments. Les aérogels améliorent l’efficacité énergétique des nouvelles constructions. Ils offrent également la possibilité de réduire considérablement l’épaisseur des enveloppes des bâtiments. Selon le fabricant, la conductivité thermique connue de cet aérogel est de 0,023 W/m.K à 100°C. Comme on peut le voir, la valeur mesurée par le LM.PLUS 305 est très proche de celle déclarée par le fabricant. La légère variation observée peut être attribuée aux variations de la température d’essai, ainsi qu’aux niveaux d’humidité de la couche d’aérogel lors des essais. Le LM.PLUS 305 est une méthode simple et rapide de détermination de la conductivité thermique (W/m.K) des matériaux isolants, tels que les matelas d’aérogel, à partir d’une mesure unique et fiable. Les utilisateurs peuvent s’attendre à un degré élevé de précisions (3%) grâce à cette technique de mesure reconnue. 

En savoir plus sur le LM.PLUS 305

Pour en savoir plus sur cet analyseur thermique, retrouvez toutes les informations et spécifications de ce produit sur notre page internet dédiée au LM.PLUS 305. Vous pourrez également y télécharger une plaquette ou demander un devis.

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