One of the problems largely commented in the sol-gel science is how to make large bodies, because gels tend to crack during drying. The drying stresses are attributed to capillary phenomena and differential strain which result from a pressure gradient in the pore liquid. By the supercritical drying (SCD), the capillary stresses are eliminated and monolithic aerogel can be obtained. This chapter focuses on silica aerogel, the most studied aerogel. It presents an overview of the supercritical drying techniques, but also some of the remarkable aerogel properties (optical, mechanical, thermal and acoustical, etc.) with respect to its peculiar microstructure. The chapter briefly presents other kinds of aerogels (oxides and chalcogenideaerogels, composite aerogels, organic aerogels, etc.) and a panel of potential applications.

Different kinds of structure in alcogels and aerogels (fractal or not fractal) can be synthesized by a control of the chemical parameters and also by different steps in the preparation such as sintering and plastic compaction. The porosity of the gelsis affected either by the adjustment of the gelifying concentration, by a precise control of the viscous flow sintering process, or by an isostatic pressure deformation. The different kinds of gels cover the whole range of porosity between 99% and 0%, and their mechanical properties (elastic modulus, strength, toughness) are strongly dependent on the porosity but also on their structure. We follow the mechanical properties of the over the whole process alcogel–aerogel–glass. They vary by five orders of magnitude as a function of the density, and for the same relative density, the elastic modulus and strength can increase by one order of magnitude due to a change in connectivity. The influence of the sintering process compared to isostatic pressure on the mechanical properties is explained by the associated structural changes.

Dans le domaine des mesures UltraSonores (US) en milieux hostiles, il existe un besoin de sondes acoustiques capables de fonctionner en continu à des températures pouvant atteindre les 700°C. Actuellement, aucune sonde commerciale ne répond à ce besoin. L'objectif du travail se focalise en partie sur la réalisation et la caractérisation d'une partie primordiale de la sonde ultrasonore : la face arrière (dos des sondes ou backing). La réalisation de sondes US dédiées aux mesures non destructives en milieux hostiles impose de trouver des matériaux et des procédés de fabrication et d'assemblage adéquats. Les dos sont généralement réalisés par l'adjonction de poudre métallique dans une matrice de polymère. Cette dernière limite le fonctionnement en température. Une des solutions envisagée est d'utiliser des composites particulaires obtenus à partir de poudres métalliques pressées uni-axialement à chaud. Ce type de matériaux étant intrinsèquement résistant aux températures élevées. Pour établir le protocole de fabrication, on a réalisé la matrice avec de l'étain (pour sa grande ductilité) et les diffuseurs avec des inclusions de tungstène. Nous avons étudié l'influence de la température, de la force de pressage et son temps de maintien, sur la densification et la tenue mécanique de pastilles d'étain pur. Les matériaux composites sont caractérisés par spectroscopie ultrasonore. La fraction volumique et le diamètre des sphères de tungstène permettent de contrôler finement les propriétés acoustiques. La réalisation de dos à partir d'étain a montré la possibilité d'utiliser des composites particulaires métallique comme dos de sondes US dédiées aux mesures à haute température. L'utilisation d'autres métaux comme le nickel permettra d'augmenter la température d'utilisation limitée dans le cadre de l'étain à 230 °C.

Our team is specialized in ultrasonic measurements in hostile environment especially under high temperatures. There is a need for acoustic transducers capable of continuous measurement at temperatures up to 700°C. To improve the performances of acoustic sensors we focus our works on the realisation and characterisation of transducer backings able to operate under very high temperature. Commercially, they are produced by the incorporation of tungsten powder in a plastic matrix, which limits the working temperature. The realisation of ultrasonic transducers for non-destructive measures at high temperatures requires adequate materials, manufacturing and assembly processes. To produce the backings, composites were made using very ductile metals such as tin and tungsten. These composites are manufactured by uniaxial hot pressing. First, we studied the influence of temperature and pressure on the densification of tin pellets. Then, several specimens made of tin/W were made and characterised by measuring the specific weight, speed and attenuation of sound. The acoustic measures were realised by ultrasonic spectroscopy. This test-bench was designed and tested on control samples of PMMA and on standard backings (epoxy / tungsten).

Dans le domaine de l'ingénierie des tissus osseux (branche de la médecine qui s'occupe de la régénération, de la réparation ainsi que de la thérapie de l'os et des articulations qui lui sont associées), les bioverres ont connu un développement très important depuis le 1969. Malgré leur fragilité inhérente, les verres bioactifs ont de nombreuses propriétés extrêmement bien adaptées au domaine de l'ingénierie des tissus osseux. Ces matériaux, utilisés comme substitutif osseux, se dégradent progressivement dans l'organisme pour libérer des éléments qui favorisent la repousse osseuse. Des verres à base de phospho-silicate ont été développés et sont actuellement commercialisés. Les verres de phosphate ont été moins étudiés, et présentent cependant d'autres avantages, comme un fibrage plus aisé. Nous présentons ici des résultats concernant l'étude de verres de phosphate et d'alumino-phosphate de calcium, sodium et potassium. Notre objectif, à terme, est d'introduire ces bio-verres dans des hydrogels afin de développer de nouveaux produits bioactifs, alliant les propriétés des bio-verres et de ces hydrogels.