Investigation de Gels d'Agar chargés de Poudre de Marbre par Rhéologie Ultrasonore Multi-Échelle

Dans une problématique de conservation du patrimoine matériel, les restaurateurs ont souvent recours à des fluides ou matériaux complexes multiphasiques pour protéger ou restaurer des fresques, des monuments, des céramiques, des peintures ou des bois. Dans le cas des marbres, l’optimisation de gels hybrides organiques/inorganiques de substitution requière un contrôle de leurs caractéristiques physico-chimiques et de leurs interactions à différentes échelles. Ils doivent en effet répondre à des contraintes d’adhérence, de maintien mécanique, d’apparence, et respecter un processus de vieillissement semblable à celui du matériau original. Si ces matériaux sont généralement choisis pour leur composition moléculaire et leur aspect macroscopique, leur évolution mécanique à l’échelle intermédiaire microscopique et mésoscopique est souvent mal connue. Ce travail a pour objectif d’étudier, à cette échelle, les propriétés viscoélastiques de gels d'agar incorporant de la poudre de marbre par microrhéologie ultrasonore. Différentes proportions de poudre de marbre (0 à 20 %) ont été incorporées à des gels d'agar concentrés à 2 % (w/w). Afin de les étudier, ces produits sont déposés, dès leur élaboration, à la surface d’un transducteur en mode de cisaillement d'épaisseur (TSM). Grâce à un modèle spring-pot équivalent, utilisant la théorie fractionnaire, les mesures par réflectométrie ultrasonore à différentes fréquences (de 5 à 35 MHz) permettent de remonter à l’évolution de deux paramètres multi-échelles de ces gels hybrides réalisés : la viscosité apparente et un coefficient de structure intrinsèque à l’échelle microscopique. À partir de ces paramètres multi-échelle et de l’évolution du module de cisaillement complexe (représentatif de leurs propriétés viscoélastiques), une optimisation de l’élaboration des gels hybrides est proposée. Ce travail sur matériau modèle montre comment la microrhéologie ultrasonore multi-échelle peut permettre de déterminer la proportion de charge minérale nécessaire à une matrice hybride pour ajuster les propriétés souhaitées pour le nettoyage ou la consolidation de matériaux du patrimoine.