A2 Oxydation et dégradation accélérée

Topique

Cette nanoparticule, dont le rapport surface/volume est bien supérieur à celui établi par un autre modèle de cet ensemble, s'oxyde plus rapidement que le même matériau sous sa forme massive, un bloc macroscopique présentant un rapport surface/volume beaucoup plus faible. L'oxydation de la nanoparticule comme celle du matériau massif équivalent suit la même loi parabolique d'oxydation auto-limitée que celle déjà utilisée, dans le même but, par un autre modèle portant sur un ensemble de matériaux différent. Le fait que le rapport surface/volume de la nanoparticule soit bien supérieur à celui du matériau massif implique que, pour une même couche d'oxyde déjà formée, le volume de métal non oxydé restant sous cette couche est proportionnellement beaucoup plus faible par rapport à la surface qui continue de s'oxyder.

Le fait que cette même loi parabolique d'oxydation auto-limitée agisse, dans les deux cas, sur l'épaisseur de la couche d'oxyde et non directement sur le volume de métal consommé, explique pourquoi ce rapport surface/volume élevé accélère relativement l'oxydation de cette nanoparticule par rapport à celle du matériau massif : une même épaisseur de couche d'oxyde occupe, dans cette nanoparticule, une fraction bien plus importante de son volume total que l'épaisseur équivalente dans le matériau massif. Le fait que ce rapport surface/volume soit encore plus élevé pour la nanoparticule accentue encore cette accélération relative de l'oxydation, par rapport au matériau massif.

Par conséquent, ce modèle, avec son rapport surface/volume et son oxydation accélérée, suggère que cette même accélération par unité de surface, si elle se prolonge suffisamment, peut finir par consommer la totalité du volume de cette nanoparticule. Ceci est impossible à prévoir, dans un laps de temps comparable, pour le matériau massif équivalent, selon la loi parabolique d'oxydation auto-limitée. Alors que dans le matériau massif, la couche d'oxyde déjà formée continue de ralentir progressivement l'oxydation vers le métal sous-jacent, dans cette nanoparticule, ce même métal peut être totalement consommé avant que cette autolimitation ne devienne significative. Le fait que ce rapport surface/volume, sur lequel repose ce modèle, détermine en définitive la proximité de la nanoparticule avec la consommation totale de son volume implique que deux nanoparticules du même matériau, mais de tailles différentes, s'oxyderont à des vitesses relatives très différentes.

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