De multiples applications sont possibles pour ces microsphères poreuses. Le Savannah River National Lab (SRNL, Caroline du Sud), laboratoire du Department of Energy, a développé un nouveau matériau appelé Porous Wall, Hollow Glass Microspheres (PW-HGM), des microsphères de verre creuses à la coquille poreuse qui peuvent être remplies d’absorbeurs de gaz ou d’autres matériaux : des gaz comme l’Hydrogène peuvent donc entrer dans les sphères par les pores interconnectées et être stockés, constituant ainsi un système de stockage à l’état solide sûr. Le SRNL participe à plus d’une demi douzaine de programme de collaboration concernant les PW-HGM, comme le stockage de l’Hydrogène pour les véhicules (Toyota), la purification et séparation des gaz, et d’autres applications diverses comme le développement de nouveaux systèmes d’administration de médicaments et d’agents de contraste IRM.
Les microsphères font de 2 à 100 micro-m de diamètre. Leur coque fait 1 micro-m d’épaisseur et les pores interconnectés de 10 à 300 nm de large. Elles sont fabriquées très simplement en chauffant de la poudre de verre fine (20 à 40 micro-m), ce qui forme des bulles de gaz puis des microsphères. Les HGM formés sont trempés dans l’eau et collectés par flottaison, ce qui permet au passage de les séparer des perles de verre formées sous l’effet de la chaleur de la flamme. Pour que les HGM deviennent poreuses (PW-HGM), elles sont trempées dans de l’acide hydrochlorique. L’interconnectivité des pores (i.e. des pores reliant l’intérieur de la coque à l’extérieur, comme des petits tunnels) est très importante, pour que les sphères puissent accueillir des absorbeurs de gaz spécifiques. Par exemple, en incorporant des absorbants à l’intérieur, les chercheurs peuvent produire un environnement protecteur comme une coquille pour protéger les gaz inflammables, ou les matériaux stockés qu’ils soient solides, liquides ou gazeux, et offre donc l’avantage unique de stocker et de transporter des matériaux de ce type. La porosité offre aussi des possibilités de filtrage : en contrôlant la taille des pores, les chercheurs peuvent purifier des gaz lorsqu’il sont mélangés. De plus, leurs propriétés mécaniques peuvent être modifiées pour qu’elles puissent couler comme du liquide. Cela ouvre la possibilité d’utiliser le réseau de distribution d’essence existant avec ce nouveau système de stockage.
Pour le moment, la plus grand programme du SRNL qui utilise les PW-HGM est celui en collaboration avec Toyota pour les voitures à Hydrogène. Une autre application est à l’étude, en collaboration avec le Medical College of Georgia, qui étudie la surface des microsphères pour délivrer des médicaments et des agents de contraste pour l’imagerie médicale. Les autres collaborations avec les universités, l’industrie et le gouvernement font leur chemin et suggèrent l’utilisation des PW-HGM pour améliorer les piles à acide de plomb, ou encore la diminution du réchauffement de la planète.
Source :
– Article de American Ceramic Society Bulletin, Vol. 87, No 6 – https://www.ceramics.org/ASSETS/A9168BABB2A549B59FA6B88F1887D50C/06_08_Wicks.pdf
– "Microspheres to carry hydrogen, deliver drugs, filter gases and detect nuclear development", Physorg News, 6 Juin 2008 – https://www.physorg.com/news131981193.html
– World Intellectual Property Organization – https://www.wipo.int/pctdb/en/wo.jsp?wo=2007050362
– "Srnl Unique Porous Wall, Hollow Glass Microspheres (Pw-Hgms) For Hydrogen Storage, Separations And Other Applications", G.G. Wicks, L.K. Heung, and R.F. Schumacher Savannah River National Laboratory Aiken, South Carolina – https://sti.srs.gov/fulltext/WSRC-STI-2007-00563.pdf
Rédacteur :
Alban de Lassus, [email protected]
