Qu’est-ce qu’un matériau poreux ?
Un corps poreux, ou matériau poreux, est un matériau présentant un grand nombre de petits vides ou cavités internes. De nombreux matériaux poreux existent dans la nature : la pierre ponce, le charbon de bois, les coquillages, les plantes, les os et d’autres matériaux dont le tissus présente une structure poreuse. Les ruches d’abeilles ont également une structure dite poreuse avec des colonnes hexagonales creuses et régulières, disposées sans espace, communément appelée structure en nid d’abeille.
Outre les matériaux naturels, l’industrie transforme également les métaux, les résines, le verre et d’autres matériaux pour former des structures poreuses artificielles. En effet, l’industrie produit un grand nombre de matériaux poreux pour divers usages.
Utilisations des matériaux poreux
Les matériaux poreux présents dans la nature sont souvent utilisés. Les principaux matériaux poreux naturels et leurs utilisations sont les suivants :
- Zéolithes : catalyseurs, conditionneurs de sol et matériaux de purification de l’eau
- Charbon de bois : matériau désodorisant, absorbant l’humidité et filtrant
- Coquilles : matériau de purification de l’eau pour les rivières et les lacs
Les matériaux poreux fabriqués à partir de divers matériaux sont également utilisés dans un grand nombre de domaines.
- Métaux poreux : matériaux de construction pour les bâtiments et les machines industrielles, matériaux d’atténuation des chocs et filtres pour les automobiles, os artificiels et implants
- Verre poreux : membranes de séparation, supports de catalyseurs
- Résines poreuses (résines moussées) : isolants thermiques, matériaux de rembourrage, absorbeurs de sons
Caractéristiques des matériaux poreux
Les caractéristiques des matériaux poreux dépendent non seulement des éléments de composition, mais aussi du mode de structure poreuse. Par exemple, la taille des vides a une influence significative sur les propriétés poreuses. Lorsque les matériaux poreux sont utilisés comme adsorbants ou matériaux de séparation, la taille des molécules qui peuvent être adsorbées ou séparées dépend de la taille des pores. Lorsque les matériaux poreux sont utilisés comme composants structurels, plus les pores sont petits, plus la résistance mécanique est élevée, mais plus le matériau est lourd.
L’état de formation des vides influence également les propriétés des matériaux poreux. Les structures poreuses comprennent des « structures à pores indépendants », dans lesquelles les pores individuels sont formés indépendamment, et des « structures à pores continus », dans lesquelles les pores voisins sont connectés entre eux.
Si l’on prend l’exemple des résines poreuses telles que la mousse de polystyrène et la mousse d’uréthane, les matériaux poreux dotés d’une structure à pores indépendants ne laissent pas passer les gaz ou les liquides vers l’intérieur. Cela signifie que l’air est toujours piégé à l’intérieur du corps poreux, ce qui lui confère des propriétés d’isolation thermique, de flottabilité et d’amortissement élevées. D’autre part, les matériaux poreux avec une structure de pores continue sont moins rigides que ceux avec une structure de pores indépendante, mais ont d’excellentes propriétés d’absorption de l’eau et du son.