Development of Solid-Stabilized High Internal Phase Emulsions for Sound Absorbing Porous Materials

De nos jours, la pollution sonore est un problème majeur, notamment en milieu urbain. Plusieurs types d'absorbeurs acoustiques, tels que les mousses à base de polyuréthane, sont actuellement utilisés pour réduire le bruit des véhicules. Cependant, ces matériaux présentent des inconvénients notables. Ils contiennent des ingrédients nocifs et complexes, et leur structure inflammable les rend impropres à l'industrie aéronautique. Cette recherche explore une nouvelle approche de production de matériaux acoustiques poreux grâce à une formulation respectueuse de l'environnement et un procédé simple. La méthode consiste à créer une émulsion solide-stabilisée, contenant deux liquides non miscibles (une phase aqueuse et une phase huileuse) et des particules solides qui stabilisent les gouttelettes de la phase dispersée (ici, la phase huileuse). Le post-traitement comprend l'évaporation des liquides et le frittage des particules. Ces émulsions solides-stabilisées sont également appelées émulsions de Pickering, du nom de leur découvreur. Pour obtenir la structure souhaitée, le pourcentage volumique de phase dispersée (phase interne) doit dépasser 74 % vol., ce qui correspond à la fraction d’entassement maximale de la phase dispersée. Au-delà de ce point, les gouttes de la phase dispersée sont déformées par la présence de leurs voisines et la viscosité de l'émulsion augmente significativement, donnant naissance à un matériau à l’apparence d’une pâte. L'émulsion de Pickering à phase interne élevée, abrégée en HIPPE, est utilisée dans cette thèse pour produire un matériau poreux en vue d’évaluer son potentiel pour l’absorption du son.

Abstract

Nowadays, people suffer from the noise pollution, especially in urban areas. Several type of sound absorbers, such as polyurethane-based foams, are currently used to reduce vehicle noise; however, these materials have notable drawbacks. They contain harmful and complex ingredients and possess a flammable structure, making them unsuitable for use in aviation industry. This research explores a novel approach for producing acoustic porous materials through an environmentally friendly formulation and straightforward process. The method involves creating a solid-stabilized emulsion, which contains two immiscible liquids (an aqueous phase and oil phase) and solid particles that stabilize the droplet of the dispersed phase (the oil phase, in in this case), and post processing, includes the evaporation of liquids and sintering particles. These solid-stabilized emulsions also called Pickering emulsions, named in honor of their original discoverer. To achieve the desired structure, the volume percentage of dispersed phase (internal phase) must exceed 74 vol.%, which is the maximum packing fraction of dispersed phase. Beyond this point, the viscosity of emulsion increase significantly, resulting in a paste-like material. The high internal phase Pickering emulsion, which abbreviated as HIPPE are used in this thesis to produce sound absorbing porous material.