Thermodésorption d’explosifs II.5.4.
II.5.4.3. Le silicium macroporeu
Des wafers de silicium poreux ont été exposés à une même vapeur de 200 ppb de 2,4-dinitrotoluène pendant 24 h à 10L/h à température ambiante.
Au cours des travaux précédents réalisés sur le sujet dans notre laboratoire, l’utilisation du silicium poreux a été envisagée en raison de sa capacité d’adsorption non négligeable [Camara, 2011]. Sa porosité pourrait permettre de libérer facilement un composé présentant une forte affinité avec les solides et une faible pression de vapeur saturante.
Nous avons donc analysé par la même méthode que précédemment les vapeurs qui se dégagent de ces wafers de 1 cm2 après traitement, lorsque ceux-ci sont
soumis à une élévation de température [Figure 72].
Figure 72 : Spectre de désorption du DNT à la surface d’un échantillon de silicium macroporeux de 1 cm2
Nous avons alors obtenu des signaux qui, bien que très faibles (8.10-12 contre
1,6.10-10 dans le cas de la poudre de CarbopackTM B), correspondent aux
masses caractéristiques du DNT. Cependant ces signaux montrent une capacité intéressante du matériau à adsorber le composé cible et à désorber des vapeurs.
Conclusion
L’ensemble des travaux de thermodésorption ont permis de statuer sur l’efficacité des différents matériaux adsorbants à pouvoir adsorber puis désorber les gaz cibles à des températures inférieures à 250°C. L’ensemble des résultats de thermodésorption a pu être résumé sur le Tableau 14.
Gaz
Chloroforme Acétate de vinyle Toluène MIBK 2,4-DNT Adsorbant Nanopoudre de carbone +++ +++ +++ +++ - Poudre de Tenax TA ++ +++ +++ +++ - CarbopackTM B ? ? ++ ++ ++ Silicium macroporeux - - - - +
Tableau 14 : Tableau comparatif de la compatibilité adsorbat/adsorbant Les composés organiques volatils (COV) que sont le chloroforme, l’acétate de vinyle, le toluène et le MIBK, ont été étudiés. Il a été montré que la nanopoudre de carbone et la poudre de Tenax permettaient d’obtenir de bons résultats concernant ces vapeurs. Ces matériaux adsorbants sont connus pour être efficaces avec une large gamme de composés gazeux de ce type.
Ces matériaux ont cependant montré leurs limites concernant les gaz avec de très faibles pressions de vapeur saturante. En effet pour le cas du 2,4-DNT, ces « adsorbants conventionnels » sont dans l’incapacité à désorber cette vapeur à des températures suffisamment basses pour ne pas dégrader le système.
D’autres adsorbants ont été testés afin de pallier aux limites des deux adsorbants évoqués précédemment. Tout d’abord le CarbopackTM B est connu
pour son efficacité pour des gaz à faibles pressions de vapeur saturante. Les résultats obtenus avec le 2,4-DNT ont confirmé cette propriété à pouvoir adsorber puis désorber ce type de gaz. De plus, le silicium macroporeux a également montré des résultats intéressant, à savoir une désorption du DNT à une température avoisinant 200°C. Cependant cette étude a montré des amplitudes de désorption inférieures à celles obtenues pour le CarbopackTM B
pour les mêmes conditions opératoires. Toutefois, son intérêt réside dans le fait que cet adsorbant correspond au matériau constituant le composant MEMS, à
savoir le silicium. Il y a donc un enjeu technologique pour développer un matériau adsorbant à partir du microcomposant lui-même.
Les tendances observées permettent donc définir les principaux axes des expériences à venir.
Parmi ces orientations nous pouvons énumérer les études suivantes :
- la préconcentration de COV avec la nanopoudre de carbone et le polymère Tenax TA,
- la préconcentration de composés explosifs avec la poudre de CarbopackTM
B et le silicium macroporeux.
Ces matériaux adsorbants seront testés dans les microcomposants MEMS que nous avons développés.
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