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Séminaire général de l’INSP

Adsorption et hystérésis dans les matériaux poreux hétérogènes - Joël Puilbasset - Jeudi 15 mai 2013 à 16 h 30

Joël Puilbasset

L’objectif de cet exposé est de montrer différentes facettes d’un phénomène omniprésent sur les surfaces : la physisorption, depuis les surfaces planes jusqu’aux matériaux poreux désordonnés.

Nous aborderons d’abord les effets spécifiques liés aux interactions avec le substrat et les phénomènes associés. Dans ce contexte, la simulation moléculaire apparait comme un outil de choix car elle prend en compte les interactions fluide/substrat dans le cadre d’une description atomique. Elle est pertinente à l’échelle des domaines nanométriques ou nanocavités.

Toutefois, une véritable étude de la physisorption dans des matériaux poreux complexes nécessite de prendre en compte les interconnexions entre les différents nanodomaines caractérisant le matériau. Nous montrerons que les propriétés du fluide adsorbé dans de tels matériaux ne peuvent généralement pas se résumer à une moyenne sur les propriétés observables dans les domaines pris indépendamment, en particulier dans la région où l’isotherme d’adsorption/désorption présente une hystérésis. Les approches de type « réseaux de pores » sont capables de prendre en compte ces effets, mais au prix d’une approximation drastique sur l’interaction fluide-substrat.

Nous montrerons qu’il est possible de réconcilier ces deux approches, moléculaire et réseau de pores, dans le cas simple mais pertinent des pores filiformes et hétérogènes. Les effets liés à l’interdépendance des domaines seront mis en évidence, en particulier pour les mécanismes d’adsorption/désorption, l’hystérésis, et les états métastables associés. Une telle approche, combinant une description atomique des interactions et la structure à grande échelle du réseau de domaines devrait permettre une meilleure interprétation des données expérimentales.

Références :

J. Puibasset, J. Chem. Phys. 127 (2007) 154701 ; Langmuir 25 (2009) 903 ; J. Chem. Phys. 133 (2010) 104701 ; Phys. Rev. E 84 (2011) 061126.