Survie aux incendies de forêt : l'aérogel polymorphe pourrait être la clé pour sauver les structures

Une découverte fortuite faite à l’Université de Stanford a révélé les propriétés d'un matériau qui change de forme lorsqu'il est exposé à une flamme. Cette découverte est prometteuse en vue de la création d’un revêtement pulvérisé qui pourrait protéger les habitations contre les incendies pendant quatre fois plus longtemps que les solutions actuelles.

En 2019, une équipe de chercheurs de l'université de Stanford, dirigée par Eric Appel, professeur de science et d'ingénierie des matériaux, a mis au point un hydrogel qui pourrait être appliqué à la végétation pour la protéger durablement des incendies. Dans une nouvelle étude, après des années de perfectionnement du matériau, Eric Appel et son équipe ont décidé de voir si le gel pouvait offrir une protection similaire aux structures en bois et, si oui, comment.

Lors de tests en laboratoire, les chercheurs ont constaté que c'était effectivement le cas. En effet, une fois que tout le liquide contenu dans l'hydrogel riche en eau a brûlé, la silice restante dans le composé l'a transformé en une mousse aérogel solide et poreuse qui peut continuer à diffuser la chaleur et à protéger le bois qui se trouve en dessous.

« Nous travaillons avec cette plate-forme depuis des années », explique Eric Appel. « Nous nous demandions comment ces gels se comporteraient seuls. Nous en avons donc écrasé un peu sur un morceau de bois et l'avons exposé aux flammes d'un chalumeau qui traînait dans le laboratoire. Ce que nous avons observé, c'est que les gels se sont gonflés pour former une mousse aérogel ».

Contrairement aux hydrogels, qui sont des substances gommeuses riches en eau plutôt délicates, les aérogels sont secs, durables et poreux. Ils ont été transformés en briques transparentes super résistantes, utilisés pour récupérer l'eau de l'air et transformés en matériau d'isolation phonique le plus léger jamais fabriqué. Les aérogels possèdent également d'excellentes propriétés de résistance à la chaleur et sont donc souvent utilisés dans des applications liées à l'exploration spatiale.

En combinant le meilleur de l'aérogel et de l'hydrogel, l'équipe d'Eric Appel a obtenu des résultats impressionnants. Lors de tests, le gel combiné a pu résister à une flamme directe pendant plus de sept minutes, alors qu'un gel ignifuge actuellement disponible n'a duré que 90 secondes.

Les chercheurs précisent également que les gels ignifuges actuels s'assèchent et deviennent inutilisables environ 45 minutes après leur application. Avec leur nouveau matériau, cependant, parce que l'aérogel de silice reste en place jusqu'à ce qu'il soit lavé, le revêtement pourrait être appliqué bien avant l'approche d'un feu de forêt, tout en offrant une protection lorsque les flammes arrivent.

« Les gels traditionnels ne fonctionnent plus une fois qu'ils ont séché », précise Eric Appel. « Nos matériaux forment un aérogel de silice lorsqu'ils sont exposés au feu, qui continue à protéger les substrats traités après l'évaporation de l'eau. Ces matériaux peuvent être facilement lavés une fois que le feu a disparu ».

Eric Appel souligne également que ses gels sont respectueux de l'environnement et composés uniquement de matériaux dont l'utilisation est déjà approuvée par l'US Forestry Service. Lorsqu'il est éventuellement lavé, l'aérogel est facilement décomposé par les microbes du sol.

« Ils sont sans danger pour l'homme et l'environnement », conclut Eric Appel. « Il se peut qu'une optimisation supplémentaire soit nécessaire, mais j'espère que nous pourrons appliquer et évaluer ces gels à l'échelle pilote afin de pouvoir les utiliser pour protéger les infrastructures essentielles en cas d'incendie.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202407375

https://news.stanford.edu/stories/2024/08/new-gels-could-protect-buildings-during-wildfires