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Désordre électronique et/ou protonique dans les hydroxydes lamellaires

Les hydroxydes lamellaires, de type M(OH)2 (M= Ca, Mg) et M(OH)3 (M = Al), omniprésents en science des matériaux en raison d’un grand nombre d’applications touchant aussi bien à l’industrie cimentière qu’à l’optoélectronique, à l’énergie ou aux géosciences, jouissent d’un regain d’intérêt sur le plan fondamental, s’agissant du désordre protonique inter-couche et de ses conséquences vis-à-vis des propriétés macroscopiques. Des expériences sur la plateforme SIRIUS à 2.5 MeV couplées à des analyses structurales par diffraction X ont montré que Ca(OH)2 est plus résistant à l’irradiation électronique que l’hydroxyde isotructural, Mg(OH)2 [1]. On rappelle que la portlandite (Ca(OH)2) est un hydrate constitutif du ciment Portland. L’étude du désordre induit par irradiation électronique dans ces composés se poursuit afin de faire le lien avec la nature du cation alcalino-terreux et celle du polymorphe en question.

 
L’étude par diffraction des rayons X d’une poudre de portlandite Ca(OH)2 irradiée aux électrons met en évidence une dilatation de la maille élémentaire suivant l’axe c. On note que dans des conditions d’irradiation identiques une contraction se produit également dans le plan basal pour la brucite Mg(OH)2 (comportement observé par ailleurs dans les graphites nucléaires sous irradiation neutronique).

[1] M.-N. de Noirfontaine, L. Acher, M. Courtial, F. Dunstetter, D. Gorse-Pomonti, An X-ray powder diffraction study of damage produced in Ca(OH)2 and Mg(OH)2 by electron irradiation using the 2.5 MeV SIRIUS accelerator, Journal of Nuclear Materials, 509 (2018) 78-93.