Des chercheurs utilisent des coquilles d'œufs (oui, des coquilles d'œufs) pour fabriquer des alliages métalliques plus résistants et plus légers
« Ces travaux montrent qu’il est possible de produire des alliages de magnésium de grande valeur et de haute qualité à partir d’un déchet biogénique peu coûteux et durable. »
Annonces
Des chercheurs ont mis au point une technique utilisant de la poudre de coquilles d'œufs pour produire des alliages de magnésium de haute qualité, qui trouvent de nombreuses applications dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale et de la biomédecine. Les coquilles d'œufs constituent une alternative économique et respectueuse de l'environnement aux matériaux à base de calcium classiques, qui sont fabriqués à partir de minerai selon un procédé très gourmand en énergie.
Les matériaux à base de calcium, tels que le carbonate de calcium et l’oxyde de calcium, sont utilisés dans une grande variété d’applications.
« Par exemple, le carbonate de calcium et l’oxyde de calcium sont des matériaux importants pour la fabrication d’alliages métalliques », explique Bharat Gwalani, auteur correspondant d’un article consacré à ces travaux et maître de conférences en science et ingénierie des matériaux à l’université d’État de Caroline du Nord. « Mais la production de ces matériaux à base de calcium repose sur un processus complexe faisant appel à des matières premières extraites des mines. Nous avons mis au point une technique qui nous permet de sauter une étape. Plutôt que de traiter le minerai pour obtenir des matériaux à base de calcium, puis d’utiliser ces derniers pour produire des métaux ou des alliages métalliques, nous avons démontré qu’il était possible de produire un alliage métallique de haute qualité à partir de coquilles d’œufs. »
Les coquilles d’œufs sont composées à 95 % de carbonate de calcium, et le procédé utilisé par les chercheurs pour intégrer la coquille d’œuf dans les alliages la transforme en oxyde de calcium et en calcium naissant.
« Cela présente de nombreux avantages », explique M. Gwalani. « Le nombre d’étapes est réduit. On dispose d’une chaîne d’approvisionnement fiable et durable. Les coquilles d’œufs sont peu coûteuses. Et on consomme beaucoup moins d’énergie, car il n’est pas nécessaire de passer par le processus de fabrication de produits à base de calcium à partir de minerai. »
Dans le cadre de ce travail de validation de principe, les chercheurs ont utilisé des coquilles d’œufs pour produire des alliages de magnésium plus résistants et plus durs, dont le rapport résistance/poids les rend particulièrement adaptés à des applications telles que l’électronique et les équipements aérospatiaux.
« On ajoute du calcium au magnésium pour améliorer ses propriétés mécaniques », explique Gwalani. « Nous voulions voir s’il était possible d’utiliser des déchets biogéniques – les coquilles d’œufs – pour produire les matériaux calciques nécessaires au cours du processus de fabrication. »
Pour ce procédé, les chercheurs commencent par percer une série de trous régulièrement espacés dans un bloc cylindrique de magnésium. Ces trous sont ensuite remplis de coquilles d’œufs finement broyées. Ce bloc est ensuite placé dans un cylindre en acier. Un mandrin en acier, percé d’un trou central, est ensuite abaissé dans le cylindre. Le mandrin fait office de pilon dans un mortier : il appuie sur le bloc de magnésium tout en tournant à une vitesse de 300 tours par minute.
Ce procédé est appelé « extrusion par friction-malaxage ». Lorsque le mandrin appuie et tourne, plusieurs phénomènes se produisent pratiquement simultanément. La poudre de coquille d’œuf est mélangée au magnésium environnant, créant ainsi une friction entre les particules de coquille d’œuf et le métal. Ce frottement transforme le carbonate de calcium en oxyde de calcium et en calcium, et produit l’alliageMg₂Caà haute résistance. Enfin, la pression exercée par le mandrin vers le bas force l’alliage de magnésium à sortir par le trou, produisant ainsi une tige extrudée du produit fini.
« Ces travaux montrent qu’il est possible de produire des alliages de magnésium de grande valeur et de haute qualité à partir d’un déchet biogénique peu coûteux et durable », explique M. Gwalani. « Il s’agit d’un procédé évolutif, économe en énergie et respectueux de l’environnement pour produire des composites à base de magnésium à partir de déchets biogéniques.
« Et nous avons déjà démontré que cette approche a des applications qui vont au-delà du magnésium et des coquilles d’œufs », ajoute M. Gwalani. « Nous avons démontré plus tôt cette année qu’il est possible d’utiliser la même approche – l’extrusion par agitation par friction – pour produire des composites magnétiques en broyant de la poudre magnétique de samarium-cobalt (SmCo₅) dans des déchets d’aluminium. »
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
