Matériaux inorganiques élaborés par autocombustion, broyage mécanique (principe et exemples)

Si la température est importante pour favoriser, via l’augmentation de la diffusion des espèces lors d’une réaction chimique à l’état solide, nous allons voir que la pression favorise également les contacts entre grains, permettant ainsi une meilleure réactivité et donc une diminution du temps de réaction. Au final, c’est cependant la thermodynamique qui impose ses lois, conduisant au matériau le plus stable. Les appareillages nécessaires pour obtenir des hautes pressions allant de 200 bar à 2 000 kbar (autoclave, frittage flash, enclumes de diamant, et autres) sont décrits en soulignant que le meilleur four naturel n’est rien d’autre que la terre qui, en son centre, peut atteindre des températures de 5 000 °C et des pressions de 4 000 kbar. Cet effet combiné température/pression permet d’obtenir de nouveaux polymorphes dont les propriétés électrochimiques des formes hautes pressions de V₂O₅ et FePO₄ ont été étudiées. Il permet par exemple de comprendre des phénomènes naturels liés à l’évolution de la structure des silicates au sein du manteau terrestre, un problème très cher à nos collègues géophysiciens. L’aspect écologique des réactions à haute pression reste cependant à améliorer en raison du simple fait que la quantité de matériau pouvant être traité décroît. Le broyage mécanique est une des approches actuellement poursuivies car elle est nettement plus simple à mettre en œuvre. Nous en décrivons son principe, qui repose sur la transformation d’énergie mécanique en énergie chimique, et exposons les règles fondamentales qui gouvernent ces réactions. Nous les appliquons (i) à la mise en forme de matériaux d’électrodes et de catalyseurs ; (ii) à la fabrication de composites voire au design de nouveaux matériaux (oxydes, alliages et composés lithiés).