Assessment of the agglomeration's level for aluminum nanopowders : a rheological approach

Evolution du niveau d'agglomération de nanopoudres d'aluminium : une approche rhéologique

François Henry (1, 2) , Philippe Marchal (2) , Jacques Bouillard (1) , Alexis Vignes (1) , Olivier Dufaud (2) , Laurent Perrin (2)

1 INERIS - Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques
2 LRGP - Laboratoire Réactions et Génie des Procédés

From micrometric size to nanometric size, the increase of the surface energies allows the agglomeration to be preponderant and then, the risks linked to powders are changed. When the toxicity, the inflammation and explosion risks of nanoparticles are mentioned, the agglomerates must be taken into account. The effect of agglomeration in the behavior of nanopowders has been studied from experimental observation of agglomerated nanopowders of aluminum subjected to shear in a powder rheometer. In order to understand the effect of deagglomeration on the powders, the agglomerate strength has been estimated thanks to the porosity of the powder bed contained in the rheometer cell. This one is ranged between 10 kPa and 1 MPa. The rheological tests show that, compared with the micrometric aluminum, the aluminum nanopowders have a peculiar behavior in the Geldart's classification, being in both class A and C. This fact is due to the facility of nanoparticles to agglomerate and to stay agglomerated.

Lorsque l'on passe de la dimension micrométrique à la dimension nanométrique, l'augmentation importante des énergies de surface rend prépondérants les phénomènes d'agglomération. Ceci modifie l'appréhension des risques liés aux poudres. Pour parler de toxicité, de risques d'inflammation et d'explosion des nanoparticules, nous devons prendre en compte la présence d'agglomérats. L'effet de l'agglomération sur la dispersibilité des nanopoudres a été étudié à partir d'observations expérimentales de nanopoudres agglomérées d'aluminium soumises au cisaillement fourni par un rhéomètre à poudres. Pour comprendre l'effet de la désagglomération sur les poudres, nous avons déjà estimé la contrainte d'agglomération mise en jeu à partir de la porosité du lit de poudres contenues dans la cellule du rhéomètre. Cette contrainte est globalement ici comprise entre 10 kPa et 1MPa. Les tests en rhéologie ont montré qu'en comparaison avec une poudre d'aluminium micrométrique, les nanopoudres d'aluminium ont un comportement particulier vis-à-vis de la classification de Geldart, appartenant à la fois aux classes A et C, ceci étant du à la facilité des nanoparticules à s'agglomérer et à le rester.

Mots clés: DISPERSION DE NANOPARTICULES; DESAGGLOMERATION; RHEOLOGIE DES POUDRES; FORCE D'AGGLOMERATION<br />---<br />DISPERSION OF NANOPARTICLES; DEAGGLOMERATION; POWDER RHEOLOGY; AGGLOMERATION FORCES

Domaines: Sciences de l'ingénieur [physics]

François Henry, Philippe Marchal, Jacques Bouillard, Alexis Vignes, Olivier Dufaud, et al.. Evolution du niveau d'agglomération de nanopoudres d'aluminium : une approche rhéologique. 13. Congrès de la Société Française de Génie des Procédés "Des procédés au service du produit au coeur de l'Europe" (SFGP 2011), Nov 2011, Lille, France. pp.NC. ⟨ineris-00973634⟩