Porosité

La porosité décrit la proportion de vides dans un matériau. Dans le contexte du traitement des poudres et du génie des procédés, ce terme s'applique aussi bien aux particules individuelles qu'aux mélanges en vrac, aux tas et aux mélanges de poudres. La porosité influence de manière déterminante les propriétés mécaniques, thermiques et celles liées au transport de matière.

Au niveau des particules, la porosité décrit la proportion de pores internes au sein d'une particule individuelle. Les particules poreuses présentent une plus grande surface interne et une densité apparente plus faible que les particules compactes. La porosité des particules influence le comportement à la rupture, l'absorption de liquide, la réactivité ainsi que les transferts de chaleur et de matière.

Au niveau du matériau en vrac ou du lit de poudres, la porosité décrit la proportion volumique des vides entre les particules. Elle résulte de la taille des particules, de leur forme, de la distribution granulométrique et de la structure de tassement. Cette porosité externe détermine notamment la densité apparente, la perméabilité aux gaz, le comportement à l'écoulement et le transfert de chaleur dans les procédés à lit de poudres.

Formellement, la porosité ε peut être définie comme une grandeur sans dimension :

ε = V_vides​ / V_total

Où V_vides​ est le volume des pores et des interstices et V_total​ le volume total du système considéré. Dans le traitement des poudres, la porosité n'est pas une propriété constante du matériau. Elle peut être modifiée de manière ciblée par mélange, compactage, agglomération, granulation ou séchage. Les contraintes mécaniques peuvent fermer ou créer de nouveaux pores. L'ajout de liquide peut remplir les pores ou les faire s'affaisser.

La porosité d'une poudre est déterminante pour de nombreux procédés. Elle influence la vitesse de séchage, la capacité de régulation de la température, la cinétique de réaction, le comportement en matière de poussière et la stabilité du produit. En génie des procédés, on distingue donc la porosité des particules et la porosité du matériau en vrac. Ces deux phénomènes sont considérés séparément.