Brevet FR3159807A1 — publié le 20250905

La présente invention concerne un procédé de préparation d’un matériau composite conducteur de l’électricité comprenant les étapes suivantes : (a) mélanger une source alumino-silicatée avec des charges carbonées conductrices de l’électricité moyennant quoi un mélange solide et homogène est obtenu, (b) ajouter le mélange solide et homogène obtenu à l’étape (a) à une solution d’activation comprenant un rapport molaire SiO 2 /Na 2 O compris entre 1 et 1.4, moyennant quoi un coulis géopolymérique dans lequel sont dispersées lesdites charges carbonées conductrices de l’électricité est obtenu, puis (c) laisser durcir le coulis géopolymérique obtenu à l’étape (b) moyennant quoi un matériau composite conducteur de l’électricité est obtenu. La présente invention concerne également le matériau composite conducteur de l’électricité ainsi obtenu et ses utilisations. PROCÉDÉ DE PRÉPARATION D’UN MATÉRIAU COMPOSITE CONDUCTEUR DE L’ÉLECTRICITÉ, LEDIT MATÉRIAU ET SES UTILISATIONS La présente invention concerne le domaine des matériaux composites et notamment des matériaux composites conducteurs de l’électricité. Ainsi, la présente invention propose un procédé pour préparer un matériau composite, conducteur de l’électricité comprenant une matrice géopolymère dans laquelle sont dispersées des charges carbonées conductrices de l’électricité. La présente invention concerne également ledit matériau composite ainsi que ses différentes utilisations notamment dans le domaine de la production de chaleur et du stockage de l’énergie. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE De nombreux travaux et études portent sur l’influence des adjuvants à base de carbone sur les nouvelles propriétés fonctionnelles de matériaux à matrice cimentaire ou à matrice géopolymère. Ainsi, Fiala et al , 2019 [1] décrivent des géopolymères dans lesquels est dispersé du carbone sous forme de particules sphériques éventuellement agrégées avec une taille moyenne de grains d 50 égale à 0,52 µm et d 90 égale à 17,6 µm. Lors de la préparation de ces géopolymères obtenus à partir d’un laitier granulé de haut fourneau riche en calcium (39,8% de CaO), un agent dispersant du type tensioactif non ionique (Triton TM X-100) est utilisé lors de la préparation de la suspension contenant les particules de carbone ce qui permet d’améliorer les propriétés d’écoulement. Par ailleurs, un autre tensioactif à base d’huile de silicone (Lukosan S) est utilisé pour éliminer les bulles d’air générées lors du mélange à haute puissance des différents ingrédients. La solution d’activation utilisée dans [1] comprend un rapport molaire SiO 2 /Na 2 O de 2,07. Les matériaux composites décrits dans [1] sont utilisés dans le domaine du chauffage par effet joule pour diverses applications tel que le chauffage collectif ou le dégel de trottoir. L’utilisation de cendres volantes à faible teneur en calcium rend essentielle une étape de cure à haute température pour obtenir un géopolymère. Les travaux de Cai et al , 2020 [2] visent donc à fournir un géopolymère à base de cendres volantes auto-chauffant afin d'augmenter l'efficacité du durcissement et d'économiser de l'énergie. Pour ce faire, du noir de carbone et/ou des fibres d'acier sont ajoutés au géopolymère à base de cendres volantes pour augmenter ses propriétés électriques. Des résultats obtenus, il ressort qu’un géopolymère conducteur avec des comportements auto-électriques peut non seulement être obtenu, mais aussi que le géopolymère à base de cendres volantes durci après le chauffage électrique possède une micro-structure plus dense et présente donc une résistance plus élevée et une meilleure ductilité. Lors de la préparation du matériau composite consistant en un géopolymère avec noir de carbone et/ou fibres d'acier, un agent plastifiant réducteur d’eau du type naphtalène sulphonate doit être utilisé pour maintenir une bonne fluidité du coulis géopolymérique. De plus, la solution d’activation a été préparée à partir d’une combinaison de Na 2 SiO 3 comprenant 14,7% de Na 2 O, 29,4% de SiO 2 et 55,9% d’eau et d’une solution de KOH avec une concentration en alcalins de 12 mol/L. Ainsi, la solution d’activation mise en œuvre par Cai et al , 2020 [2] comprend un rapport molaire SiO 2 /Na 2 O de 2. Enfin, la demande de brevet US 2019/0218144 A1 [3] décrit des ciments hydrauliques et notamment des ciments Portland rendus conducteurs par dispersion de nanoparticules de carbone. L’utilisation de carboxyméthylcellulose en tant qu’agent dispersant est nécessaire pour améliorer la compatibilité entre les nanoparticules de carbone considérées comme hydrophobes et le ciment Portland considéré comme hydrophile. Des mesures de résistivité ont été réalisées par les auteurs avec différents types de noir de carbone (CB) et ils ont montré qu’au-dessus d’une concentration critique, le composite ciment/CB devenait conducteur puisqu’un chemin percolant de nanoparticules de carbone est créé au sein du matériau. Lorsque les composites atteignent cette concentration critique, ils peuvent produire de la chaleur par effet joule en faisant passer une faible tension aux bornes de l’échantillon. Par ailleurs, compte-tenu de ce réseau conducteur, les auteurs ont montré que ces monolithes de ciment/CB pouvaient être utilisés comme des supercondensateurs de type EDLC (pour « Electric Double Layer Capacitor »). Les performances de ces supercondensateurs sont, par contre, loin d’être satisfaisantes de part une résistance élevée. Ceci est lié à l’agent dispersant qui vient recouvrir partiellement les nanoparticules de carbone hydrophobes limitant ainsi l’accès des ions à la surface de ces nanoparticules. Les inventeurs se sont fixé pour but de proposer un procédé permettant de préparer un matériau composite conducteur de l’électricité ne présentant pas les inconvénients des matériaux de l’art antérieur. La présente invention permet d’atteindre le but que se sont fixé les inventeurs puisque ces derniers proposent un procédé permettant d’obtenir, sans utiliser de matériaux dispersants ou compatibilisants ou de matériaux plastifiants ou superplastifiants, un matériau composite conducteur de l’électricité comprenant une matrice géopolymère dans laquelle sont dispersées des charges carbonées conductrices de l’électricité. En effet, les présents inventeurs ont montré que l’utilisation d’une solution d’activation particulière à savoir une solution d’activation dans laquelle le rapport molaire SiO 2 /Na 2 O est modéré i.e. compris entre 1 et 1.4 permet d’améliorer grandement la mouillabilité des charges carbonées comme des nanoparticules de carbone limitant ainsi l’utilisation de molécules organiques pour favoriser le mélange des charges carbonées hydrophobes avec un liant hydrophile. En évitant l’ajout d’agents dispersants ou compatibilisants, le procédé de préparation selon l’invention est grandement simplifié. De plus, lors du procédé de préparation du matériau composite conducteur de l’électricité selon l’invention et notamment grâce à l’utilisation d’une solution d’activation dont le rapport molaire SiO 2 /Na 2 O est compris entre 1 et 1.4, les coulis géopolymériques obtenus présentent des propriétés rhéologiques permettant une mise en forme facilitée et ce, sans ajout de plastifiant ou superplastifiant, et pouvant utiliser des étapes de préparation additives telles que des impressions 3D. Par ailleurs, le procédé de préparation du matériau composite conducteur de l’électricité selon l’invention peut mettre en œuvre des sous-produits de l’industrie et en particulier des silicates de potassium provenant de l’industrie du photovoltaïque, des laitiers de hauts fourneaux et des noirs de carbone. Le matériau composite conducteur de l’électricité ainsi obtenu peut donc être à 100% issu de sous-produits. De plus, l’absence de molécules organiques telles que des agents dispersants ou compatibilisants dans le matériau composite conducteur de l’électricité final en améliore les propriétés et les performances de ce matériau par rapport à celles obtenues avec des matériaux de l’art antérieur et notamment avec les matériaux à base de ciment décrits dans [3]. En effet, comme précédemment expliqué, les agents dispersants ou compatibilisants nécessaires pour avoir une bonne mise en forme des matériaux de l’art antérieur diminuent les performances des électrodes préparées à partir de ces matériaux puisque qu’une partie de ces agents vient recouvrir les nanoparticules de carbone limitant l’accès aux ions abaissant ainsi les performances de cellule. En d’autres termes, dans la présente invention, le fait de n’utiliser ni agents dispersants ou compatibilisants, ni agents plastifiants ou superplastifiants améliore grandement les performances du supercondensateur puisqu’aucune molécule ne recouvre la surface des carbones ce qui laisse le chemin libre aux ions de diffuser dans la porosité ouverte du géopolymère et de migrer à l’interface des éléments conducteurs. Une double couche électrique responsable d’une forte densité de puissance est ainsi créée. Outre les propriétés de mélange améliorées et une efficacité de stockage accrue, l’avantage d’utiliser des géopolymères réside également dans le fait que le réseau poreux est complètement ouvert facilitant, de fait, le transport ionique par rapport aux ciments, par exemple, et contrôlable à partir des paramètres de formulations et en particulier par le rapport eau/liant i.e. le rapport eau/source alumino-silicatée. En effet, en augmentant la teneur en eau, le volume poreux augmente sans diminuer drastiquement les propriétés mécaniques du matériau. Par ailleurs, cette porosité est remplie d’une solution riche en sels dissous (sels alcalins) dont le pH est proche de 13 ce qui confère intrinsèquement au matériau de bonnes propriétés conductrices. Conséquence de tous ces avantages, le matériau composite préparé par le procédé selon l’invention présente une forte cyclabilité sans perte de performance comme illustré dans la partie expérimentale ci-après. La présente invention concerne donc un procédé de préparation d’un matériau composite conducteur de l’électricité comprenant les étapes suivantes : (a) mélanger une source alumino-silicatée avec des charges carbonées conductrices de l’électricité moyennant quoi un mélange solide et homogène est obtenu, (b) ajouter le mélange solide et homogène obtenu à l’étape (a) à une solution d’activation comprenant un rapport molaire SiO 2 /Na 2 O compris entre 1 et 1.4, moyennant quoi un coulis géopolymérique dans lequel sont dispersées lesdites charges carbonées conductrices de l’électricité est obtenu, puis (c) laisser durcir le coulis géopolymérique obtenu à l’étape (b) moyennant quoi un matériau composite conducteur de l’électricité est obtenu. Par « matériau composite conducteur de l’électricité », on entend, dans le cadre de la présente invention, un matériau comprenant une matrice géopolymérique (ou squelette géopolymèrique) dans laquelle sont dispersées des charges carbonées conductrices de l’électricité. Par « matrice géopolymérique », « squelette géopolymérique » ou « géopolymère », on entend, dans le cadre de la présente invention, un matériau solide, inorganique et poreux à l’état sec, obtenu suite au durcissement d’un mélange contenant des matériaux finement broyés (i.e. la source alumino-silicatée) et une solution saline (i.e. la solution d’activation), ledit mélange étant capable de faire prise et de durcir au cours du temps. Ce mélange peut être désigné sous les termes « coulis géopolymérique », « mélange géopolymérique », « pâte géopolymérique », « composition géopolymérique » ou encore « composition géopolymère ». Le durcissement du géopolymère est le résultat de la dissolution/polycondensation des matériaux finement broyés du mélange géopolymérique dans la solution saline telle qu’une solution saline de fort pH (i.e. la solution d’activation). Plus particulièrement, un géopolymère ou squelette géopolymère ou matrice géopolymère est un polymère inorganique alumino-silicaté amorphe. Ledit polymère est obtenu à partir d’un matériau réactif contenant essentiellement de la silice et de l’aluminium (i.e. la source alumino-silicatée), activé par une solution fortement alcaline, le rapport massique solide/solution dans la formulation étant faible. La structure d’un géopolymère est composée d'un réseau Si-O-Al formé de tétraèdres de silicates (SiO 4 ) et d'aluminates (AlO 4 ) liés en leurs sommets par partage d'atomes d'oxygène. La substitution d’un atome de silicium (valence +IV) par un atome d’aluminium (valence +III) entraîne un déficit de charge compensé par un ou plusieurs cation(s) compensateur(s) de charge également appelé(s) cation(s) de compensation qui permet(tent) de compenser la charge négative du complexe AlO 4 - . Le ou les cation(s) de compensation est(sont) avantageusement choisi(s) dans le groupe constitué par les métaux alcalins tels que le lithium (Li), le sodium (Na), le potassium (K), le rubidium (Rb) et le césium (Cs), les métaux alcalino-terreux tels que le magnésium (Mg), le calcium (Ca), le strontium (Sr) et le barium (Ba) et leurs mélanges. En particulier, le ou les cation(s) de compensation est(sont) avantageusement choisi(s) dans le groupe constitué par le sodium (Na), le potassium (K) et leurs mélanges. Dans le matériau composite conducteur de l’électricité préparé par le procédé selon l’invention, le géopolymère ou matrice géopolymère possède, du fait de son procédé de préparation, une porosité intrinsèque mésoporeuse de l’ordre de 10 à 20% en volume par rapport au volume total du géopolymère, ce dernier pouvant également présenter des macropores non connectés. Par « macropores », on entend des pores ou vides présentant un diamètre moyen supérieur à 50 nm et notamment supérieur à 70 nm. Par « mésopores », on entend des pores ou vides présentant un diamètre moyen compris entre 2 et 50 nm et notamment entre 2 et 20 nm. La source alumino-silicatée est un matériau réactif contenant essentiellement de la silice et de l’aluminium utilisable pour préparer le géopolymère i.e. la matrice géopolymère du matériau composite préparé dans le cadre de l’invention. Il s’agit d’une source solide contenant des alumino-silicates amorphes. Ces alumino-silicates amorphes sont notamment choisis parmi les minéraux d’alumino-silicates naturels tels que illite, stilbite, kaolinite, pyrophyllite, andalousite, bentonite, kyanite, milanite, grovénite, amésite, cordiérite, feldspath, allophane, etc. ; des minéraux d’alumino-silicates naturels calcinés tels que le métakaolin ; des verres synthétiques à base d’alumino-silicates purs ; du ciment alumineux ; de la ponce ; des sous-produits calcinés ou résidus d’exploitation industrielle tels que des cendres volantes et des laitiers de haut fourneau respectivement obtenus à partir de la combustion du charbon et lors de la transformation du minerai de fer en fonte dans un haut fourneau ; et des mélanges de ceux-ci. Dans un mode de réalisation particulier, la source alumino-silicatée mise en œuvre est du métakaolin. Par « charges carbonées conductrices de l’électricité », on entend des charges en carbone conducteur de l’électricité dont la plus grande des dimensions est inférieure à 1 mm. Ainsi ces charges peuvent être des charges de taille nanométrique, des charges de taille micrométrique ou un de leurs mélanges. Les charges carbonées conductrices de l’électricité mises en œuvre dans la présente invention peuvent avoir une forme quelconque telle que, par exemple, une forme aplatie, une forme cylindrique, une forme tubulaire ou une forme sphérique. Elles peuvent notamment se présenter sous forme de poudre, de grains, de paillettes, de particules, de fils, de fibres creuses, de filaments, de tubes, de rubans, de feuillets, de clusters ou d’un de leurs mélanges. Dans un mode de réalisation particulier, les charges carbonées conductrices de l’électricité mises en œuvre dans la présente invention se présentent sous forme d’une poudre dont la taille des grains est nanométrique. A noter que, dans le cadre de la présente invention, on cherchera à intégrer des charges carbonées conductrices de l’électricité avec des surfaces spécifiques les plus importantes possibles pour améliorer les performances de stockage du matériau composite obtenu. A titre d’exemples particuliers de charges carbonées conductrices de l’électricité utilisables dans la présente invention, on peut citer des charges notamment telles que précédemment définies en graphite, en graphite pyrolytique hautement orienté, en graphène, en oxyde de graphène, en oxyde de graphène réduit, en carbone, en carbone activé, en carbone vitreux et en noir de carbone. A titre d’exemples plus particuliers de charges carbonées conductrices de l’électricité utilisables dans la présente invention, on peut citer des grains de graphite, des paillettes de graphite, des particules de graphite, des grains de graphite pyrolytique hautement orienté, des feuillets de graphène, des feuillets d’oxyde de graphène, des feuillets d’oxyde de graphène réduit, du fullerène, des paillettes de carbone vitreux, des particules de carbone vitreux, une poudre de noir de carbone, des nanotubes de carbone mono-paroi (ou SWCNT pour « Single-Walled Carbon Nanotube »), des SWCNT fonctionnalisés, des MWCNT et des MWCNT fonctionnalisés. Par « SWCNT ou MWCNT fonctionnalisés », on entend des SWCNT ou des MWCNT sur au moins une paroi desquels est/sont greffée(s), de façon covalente, une ou plusieurs unité(s) réactive(s) telle(s) que, par exemple, un monomère vinylique, un groupement carboxyle, un groupement carbonyle ou un groupement phénol. A titre d’exemples plus particuliers encore de charges carbonées conductrices de l’électricité utilisables dans la présente invention, on peut citer une poudre de noir de carbone telle que la poudre de noir de carbone commercialisée par la société Cabot sous la dénomination PBX TM 55. Lors de l’étape (a) du procédé selon la présente invention, on obtient un mélange solide i.e. un mélange ne comprenant que des éléments solides (source alumino-silicatée et charges carbonées conductrices de l’électricité) et ne comprenant donc aucun élément liquide. La quantité de charges carbonées conductrices de l’électricité mise en œuvre lors de l’étape (a) du procédé selon l’invention sera choisie de façon à atteindre le seuil de percolation. Dans la partie expérimentale ci-après, il a été mis en évidence qu’en utilisant, comme source alumino-silicatée, du métakaolin et, comme charges carbonées conductrices de l’électricité, de la poudre de noir de carbone commercialisée par la société Cabot sous la dénomination PBX TM 55, ce seuil de percolation est atteint pour rapport massique (poudre de noir de carbone PBX TM 55)/(métakaolin) supérieur ou égal à 8%. Il est évident qu’en utilisant d’autres charges carbonées conductrices de l’électricité, le rapport massique nécessaire pour atteindre le seuil de percolation peut être différent et notamment inférieur dans le cas de poudre de noir de carbone ayant une surface spécifique plus élevée que celle de la poudre de noir de carbone PBX TM 55. L’homme du métier, sur la base de la partie expérimentale ci-après, saura déterminer, sans effort inventif, la quantité de charges carbonées conductrices de l’électricité à mettre en œuvre en fonction de la quantité de source alumino-silicatée pour atteindre le seuil de percolation. Préalablement à l’étape (b) du procédé selon l’invention, il convient de préparer une solution d’activation présentant un rapport molaire SiO 2 /Na 2 O compris entre 1 et 1,4 et notamment de l’ordre de 1,2 (i.e. 1,2 ± 0,1). La préparation d’une solution d’activation est une étape classique dans le domaine des géopolymères. Les expressions « solution d’activation », « solution saline de fort pH » et « solution fortement alcaline » sont, dans la présente invention, similaires et utilisables de façon interchangeable. Par « fortement alcaline » ou « de fort pH », on entend une solution dont le pH est supérieur à 9, notamment supérieur à 10, en particulier, supérieur à 11 et, plus particulièrement supérieur à 12. En d’autres termes, la solution d’activation présente une concentration en OH - supérieure à 0,01 M, notamment supérieure à 0,1 M, en particulier supérieure à 1 M et, plus particulièrement, comprise entre 5 et 20 M. La solution d’activation mise en œuvre dans le cadre de l’invention est une solution aqueuse fortement alcaline pouvant éventuellement contenir des composants silicatés notamment choisis dans le groupe constitué par la silice, la silice colloïdale et la silice vitreuse. La solution d’activation mise en œuvre dans le cadre de l’invention est une solution aqueuse ce qui signifie que le solvant qu’elle contient est de l’eau. Par « eau », on entend, dans le cadre de l’invention, de l’eau de distribution, de l’eau désionisée (ou eau déminéralisée), de l’eau distillée, de l’eau ultrapure (18,2 MΩ) ou encore un de leurs mélanges. De plus, la solution d’activation mise en œuvre dans le cadre de l’invention comprend le cation de compensation M ou le mélange de cations de compensation sous forme d’une solution ionique ou d’un sel. Ainsi, la solution d’activation est notamment choisie parmi une solution aqueuse de silicate de sodium (Na 2 SiO 3 ), de silicate de potassium (K 2 SiO 2 ), d’hydroxyde de sodium (NaOH), d’hydroxyde de potassium (KOH), d’hydroxyde de calcium (Ca(OH) 2 ), d’hydroxyde de césium (CsOH) et leurs dérivés etc. En particulier, la solution d’activation mise en œuvre dans l’invention est une solution aqueuse de silicate de sodium (Na 2 SiO 3 ) fortement alcaline. Plus particulièrement, la solution d’activation mise en œuvre dans l’invention est une solution aqueuse de silicate de sodium (Na 2 SiO 3 ) rendue alcaline par ajout de NaOH. Plus particulièrement encore, la solution d’activation mise en œuvre dans l’invention est une solution aqueuse préparée à partir de BETOL®39T commercialisé par la société Woellner et rendue alcaline par ajout de NaOH. L’étape (b) du procédé selon l’invention comprend, donc, la préparation d’un coulis géopolymérique obtenu suite à l’ajout du mélange solide et homogène comprenant une source alumino-silicatée et des charges carbonées conductrices de l’électricité à la solution d’activation. En tenant compte des éventuels composants silicatés que peut contenir la solution d’activation, la quantité de source(s) alumino-silicatée(s) est telle que - le rapport molaire Si/Al dans le coulis géopolymérique obtenu à l’étape (b) du procédé de l’invention et donc dans la matrice géopolymère du matériau composite conducteur de l’électricité final est compris entre 1,5 et 2 et, notamment, de l’ordre de 1,8 (i.e. 1,8 ± 0,1) et/ou - le rapport eau/source(s) alumino-silicatée(s) dans le coulis géopolymérique obtenu à l’étape (b) du procédé de l’invention et donc dans la matrice géopolymère du matériau composite conducteur de l’électricité final est compris entre 0,65 et 1,10, notamment entre 0,88 et 1,00 et, en particulier, de l’ordre de 0,94 (i.e. 0,94 ± 0,05). Le mélange solide et homogène comprenant une source alumino-silicatée et des charges carbonées conductrices de l’électricité peut être versé en une ou en plusieurs fois sur la solution d’activation. Dans une forme de mise en œuvre particulière, ce mélange solide et homogène peut être saupoudré sur la solution d’activation. Avantageusement, l’étape (b) du procédé selon l’invention est mise en œuvre dans un malaxeur dans lequel la solution d’activation a été préalablement introduite. Tout malaxeur connu de l’homme du métier est utilisable dans le cadre de la présente invention. A titre d’exemples non limitatifs, on peut citer un mélangeur NAUTA®, un malaxeur HOBART®, un malaxeur HENSCHEL® et un malaxeur HEIDOLPH®. L’étape (b) du procédé selon l’invention comprend un mélange ou malaxage de la solution d’activation avec le mélange solide et homogène comprenant une source alumino-silicatée et des charges carbonées conductrices de l’électricité. Ce mélange ou malaxage se fait initialement à une vitesse relativement lente. Par « vitesse relativement lente », on entend, dans le cadre de la présente invention, une vitesse de rotation du rotor du malaxeur inférieure ou égale à 500 rpm/min, notamment supérieure ou égale à 100 rpm/min et, en particulier, comprise entre 150 et 300 rpm/min. A titre d’exemple non limitatif, dans le cas d’un malaxeur normalisé, la vitesse d’agitation est de 200 rpm/min. Une fois le mélange réalisé et pour obtenir une homogénéisation optimale, la vitesse d’agitation peut être augmentée jusqu’à une vitesse soutenue i.e. une vitesse supérieure à 700 rpm/min, notamment supérieure à 800 rpm/min et, en particulier, de l’ordre de 1000 rpm/min (i.e. 1000 rpm/min ± 100 rpm/min). Cette agitation à vitesse soutenue dure typiquement entre 1 min et 15 min et notamment de l’ordre de 3 min (i.e. 3 min ± 1 min). L’étape (b) du procédé selon l’invention est effectuée à une température comprise entre 10°C et 40°C, avantageusement entre 15°C et 30°C et, plus particulièrement, à température ambiante (i.e. 23°C ± 5°C). L’étape (b) du procédé selon l’invention est réalisée pendant une durée suffisante pour obtenir une pâte géopolymérique homogène. Les conditions permettant le durcissement du coulis géopolymérique lors de l’étape (c) du procédé selon l’invention comprennent les conditions typiquement mises en œuvre lors d’une étape de cure d’un géopolymère. Ce durcissement peut se faire à l’air libre, sous eau, dans des moules hermétiques divers, par humidification de l’atmosphère entourant le coulis et/ou par application d'un enduit imperméable ou matériau imperméable comme un parafilm sur ce coulis. Typiquement, dans le cadre du procédé selon l’invention, ce durcissement peut être mis en œuvre à une température comprise entre 10°C et 50°C, notamment entre 15°C et 40°C et, en particulier, à température ambiante. Il peut durer entre 12 h et 2 jours et notamment de l’ordre de 24 h (i.e. 24 h ± 2 h). Comme précédemment évoqué, aucun agent dispersant ou compatibisant n’est mis en œuvre à l’une quelconque des étapes du procédé selon l’invention. Par « agent dispersant ou compatibilisant », on entend tout agent favorisant la dispersion d’un matériau, dans le cas présent les charges carbonées conductrices de l’électricité, dans un milieu notamment liquide. A titre d’exemples d’agents dispersants ou compatibisants, on peut citer les tensioactifs et notamment les tensioactifs non ioniques comme, par exemple, le Triton TM X-100 ou le Lukosan S. De même, aucun agent plastifiant ou superplastifiant n’est mis en œuvre à l’une quelconque des étapes du procédé selon l’invention. A titre d’exemples d’agents plastifiants, on peut citer le naphtalène sulphonate. La présente invention concerne également un matériau composite conducteur de l’électricité préparé par un procédé tel que précédemment défini. Plus particulièrement, le matériau composite conducteur de l’électricité selon l’invention se présente sous la forme d’une matrice géopolymérique dans laquelle sont dispersées des charges carbonées conductrices de l’électricité. Le matériau composite selon l’invention ne comprend ni agent dispersant ou compatibilisant, ni agent plastifiant ou superplastifiant. Le matériau composite conducteur de l’électricité selon l’invention et notamment la matrice géopolymérique qu’il comprend présente une, deux et avantageusement toutes les caractéristiques ci-après : - un rapport molaire SiO 2 /Al 2 O 3 compris entre 3 et 4, notamment compris entre 3,2 et 3,8 et, en particulier, de l’ordre de 3,6 (i.e. 3,6 ± 0,1) ; - un rapport molaire H 2 O/M 2 O avec M représentant le cation de compensation et notamment un rapport molaire H 2 O/Na 2 O supérieur ou égal à 10, notamment supérieur ou égal à 12 et, en particulier, de l’ordre de 14 (i.e. 14 ± 1) ; et - un rapport molaire Al 2 O 3 /M 2 O avec M représentant le cation de compensation et notamment un rapport molaire Al 2 O 3 /Na 2 O compris entre 0,8 et 1,2 et notamment de l’ordre de 1 (i.e. 1 ± 0,1). De par les propriétés du matériau composite conducteur de l’électricité, la présente invention concerne, tout d’abord, l’utilisation d’un tel matériau pour produire de la chaleur par effet joule en appliquant une différence de potentiel électrique aux bornes de ce matériau et notamment une différence de potentiel électrique faible aux bornes de ce matériau. Par « différence de potentiel électrique faible », on entend une différence de potentiel électrique inférieure à 20 V, notamment inférieure ou égale à 15 V et, en particulier, inférieure ou égale à 10 V. L’homme du métier saura déterminer, sans effort inventif et aux moyens d’un test de routine, la différence de potentiel électrique à appliquer aux bornes du matériau composite conducteur de l’électricité en fonction de la différence de température recherchée. A titre d’exemple particulier, si un delta de température de l’ordre de 10°C est souhaité, la différence de potentiel électrique appliquée sera de l’ordre de 5 V. En d’autres termes, la présente invention concerne une structure telle qu’une structure monolithique, chauffable par effet Joule, comprenant au moins un matériau composite conducteur de l’électricité et au moins deux bornes configurées pour recevoir l'application d'une différence de potentiel électrique entre ces au moins deux bornes. Cette structure telle qu’une structure monolithique peut comprendre au moins une partie d'un mur, d'un sol, d’un sous-sol, d’un plancher, d'un trottoir, d'une route ou d'une piste d'aéroport. La présente invention concerne aussi une électrode comprenant ou constitué d’un matériau composite conducteur de l’électricité tel que précédemment défini. De par les propriétés du matériau composite conducteur de l’électricité qu’elle comprend ou dont elle est constituée, l’électrode selon l’invention permet de stocker de l’énergie par effet capacitif. Aussi, la présente invention concerne l’utilisation d’une telle électrode comme électrode positive/négative d’un dispositif de stockage et de restitution de l’électricité tel qu’un supercondensateur et notamment un supercondensateur symétrique tel que défini dans l’exemple 3 ci-après ou une batterie, comme électrode pour dispositif photovoltaïque, dans les matériaux pour le stockage du CO 2 ou comme électrode pour capteurs électrochimiques. Ainsi, la présente invention concerne un dispositif comprenant une électrode selon la présente invention, ledit dispositif étant choisi dans le groupe constitué par un dispositif de stockage et de restitution de l’électricité tel qu’un supercondensateur et notamment un supercondensateur symétrique tel que défini dans l’exemple 3 ci-après ou une batterie ; un dispositif photovoltaïque ; un matériau pour le stockage du CO 2 et un capteur électrochimique. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront encore à l’homme du métier à la lecture des exemples ci-dessous donnés à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées. La FIG. 1 correspond à une photographie du coulis géopolymérique utilisé pour préparer un matériau composite de géopolymère avec du noir de carbone de composition molaire de 3,6 SiO 2 /1 Al 2 O 3 /1 Na 2 O/14 H 2 O + 9% en masse de noir de carbone par rapport à la masse de métakaolin. La FIG. 2 présente l’influence de la composition du matériau composite selon l’invention sur la perte de masse. La FIG. 3 présente la distribution en taille de pores en fonction de la composition du matériau composite selon l’invention. La FIG. 4 présente les isothermes d’adsorption d’azote avec en insert, l’évolution de la surface spécifique et du volume poreux du matériau composite selon l’invention en fonction de la teneur en carbone. La FIG. 5 présente l’influence de la teneur en carbone du matériau composite selon l’invention sur sa résistivité. La FIG. 6 présente la variation de température pour un matériau composite selon l’invention, séché et comprenant 8% en masse de noir de carbone par rapport à la masse de métakaolin. La FIG. 7 est un schéma de principe d’un supercondensateur. La FIG. 8 présente la voltammétrie cyclique d’un supercondensateur comprenant des électrodes en un matériau composite selon l’invention en fonction de la vitesse de balayage en tension. La FIG. 8 présente la capacitance d’un supercondensateur comprenant des électrodes en un matériau composite selon l’invention en fonction de la vitesse de balayage en tension. La FIG. 9 présente un cycle galvanostatique d’un supercondensateur comprenant des électrodes en un matériau composite selon l’invention. La FIG. 9 présente le calcul de la capacité d’un supercondensateur comprenant des électrodes en un matériau composite selon l’invention. La FIG. 10 présente l’évaluation des performances du supercondensateur comprenant des électrodes en un matériau composite selon l’invention par cyclage galvanostatique. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Exemple 1 : Synthèse d’un matériau composite selon l’invention. I. Principe général . Dans un premier temps, un pré-mélange de matière sèche est préparé. Une quantité de noir de carbone et de poudre aluminosilicate (métakaolin dans le présent cas) est pesée. Les deux produits sont mélangés à la main pour obtenir un pré-mélange homogène à l’œil nu. La solution d’activation est préparée à côté. Elle consiste en un mélange d’hydroxyde d’alcalin, de silicate d’alcalin et d’eau. Dans les faits, une quantité d’hydroxyde de sodium se présentant sous forme de pastilles est pesée à laquelle est rajoutée une quantité précise de silicate de sodium et d’eau. La solution est laissée sous agitation jusqu’à dissolution complète des pastilles d’hydroxyde de sodium et pour attendre le retour à température ambiante. Lorsque la solution et le pré-mélange sont prêts, le pré-mélange solide est ajouté à la solution d’activation sous agitation (200 tours/min) jusqu’à intégration complète de la phase solide dans la phase liquide. Ensuite la vitesse d’agitation est augmentée jusqu’à 1000 tr/min pendant 2 à 3 minutes. Toutes ces opérations sont réalisées à température ambiante. Le mélange est coulé dans des conteneurs de taille souhaitée et recouvert de paraffine pour éviter toute évaporation. La cure se fait à température ambiante et, au bout de 24 h, le matériau composite selon l’invention est durci et prêt. II. Exemple particulier . Pour synthétiser un matériau composite de géopolymère avec du noir de carbone de composition molaire de 3,6 SiO 2 /1 Al 2 O 3 /1 Na 2 O/14 H 2 O + 9% en masse de noir de carbone par rapport à la masse de métakaolin, les matières premières utilisées sont : - du bétol 39T de chez Woellner, - des pastilles de soude (NaOH), - de l’eau distillée, - du métakaolin M1000 de chez Imerys et - du noir de carbone PBX55 de chez Cabot. P réparation du pré-mélange solide 65,43 g de métakaolin M1000 est pesé et mélangé à 5,89 g de noir PBX 55. Un mélange homogène à l’œil nu est obtenu après agitation manuelle. Préparation de la solution d’activation 12,86 g de pastilles de NaOH est mélangé à 63,89 g de betol 39T et à 21,25 g d’eau distillée. Le mélange est agité au moyen d’un barreau aimanté jusqu’à dissolution complète des pastilles de soude et jusqu’à un retour à la température ambiante. S ynthèse du matériau composite Le pré-mélange solide est versé tout doucement sous agitation modérée jusqu’à obtention d’un mélange homogène du type coulis géopolymérique ( FIG. 1 ). La cure se fait à température ambiante pendant au moins 24 h. Exemple 2 : Caractérisation et propriétés du matériau composite selon l’invention. I. Teneur en eau et porosité du matériau composite selon l’invention . Pour certains échantillons synthétisés, la teneur en eau a été déterminée par analyse thermogravimétrique (ATG). Nous constatons que celle-ci n’est que très peu influencée par la teneur en carbone incorporée. La teneur en eau est ainsi de l’ordre de 40% en masse ( FIG. 2 ) ce qui correspond à un volume poreux d’environ 45-50%. Les isothermes d’adsorption/désorption d’azote ont également été mesurées sur les mêmes échantillons. Il est constaté que le phénomène de condensation capillaire apparait à une pression relative plus faible pour les échantillons contenant du carbone signe d’une diminution de la taille moyenne des mésopores, ce qui se vérifie par la méthode BJH (pour « Barret-Joyner-Halenda ») ( FIG. 3 ). L’insert de la FIG. 4 montre l’évolution de la surface spécifique calculée par la méthode BET (pour « Brunauer-Emmet-Teller ») et du volume poreux en fonction de la teneur en carbone. Le volume poreux diminue d’environ 15% lors de l’ajout de noir de carbone mais la surface spécifique augmente d’environ 20%. Ceci est lié au fait que le carbone possède intrinsèquement une surface spécifique de l’ordre de 55 m 2 /g entrainant ainsi une augmentation de cette surface pour l’échantillon massif. La distribution en taille des pores s’affine et se décale vers les petites tailles par l’ajout de noir de carbone. II. Teneur en carbone et seuil de percolation . Un des enjeux que ce soit pour la production de chaleur par effet joule ou pour le stockage d’énergie par effet capacitif est de déterminer la teneur en carbone minimale pour atteindre le seuil de percolation. Un moyen de déterminer ce seuil est de mesurer la résistance d’une électrode sur des échantillons saturés de leur solution porale (c’est-à-dire directement après synthèse) et sur des échantillons séchés. Dans le dispositif expérimental utilisé pour cette mesure, l’électrode est prise en sandwich entre deux feuilles de graphite souples pour assurer un bon contact avec les faces de l’électrode. Deux thermocouples sont insérés dans l’échantillon pour mesurer l’élévation de température lors du passage du courant. Les faces de l’électrode sont, au préalable, polies pour avoir un état de surface contrôlé. On fait alors passer une tension (U) aux bornes de l’électrode et l’intensité (I) est mesurée. Il est bien connu qu’il y a une relation linéaire entre U et I et que le coefficient de proportionnalité est la résistance du matériau : U=RI. Lorsque les échantillons sont remplis de solution porale, le courant traverse l’échantillon via cette solution ou via le réseau de carbone si celui-ci est percolant. Comme montré à la FIG. 5 , pour des teneurs en carbone inférieures à 8% en masse par rapport à la masse de métakaolin, il n’existe pas de réseau percolant de carbone car la résistivité mesurée (ρ=R.A/l avec R la résistance, A la surface et l l’épaisseur de l’électrode) sur les échantillons secs est trois ordres de grandeur plus élevée que sur les échantillons humides. Il est clair que, pour ces teneurs, le courant ne passe pas au travers du réseau de carbone. Par contre, à partir de 8% en masse de carbone par rapport à la masse de métakaolin, les résistances entre les échantillons secs et humides sont similaires et chutent avec l’augmentation de la teneur en carbone. Plus celle-ci augmente et plus le nombre de contacts entre les carbones est élevé facilitant le passage de l’électricité. III. Elévation de la température par effet Joule . Lorsque l’électricité parcourt un matériau conducteur, une élévation de température peut se produire par effet joule. Pour le quantifier, il suffit d’imposer un courant constant entre les bornes de l’électrode et de mesurer l’élévation de la température au sein de l’échantillon au cours du temps. Les essais ont été effectués entre 1 et 10 volts pendant 15 min sur les échantillons humides et secs. La FIG. 6 montre la variation de température (ΔT = Tfinale – Tinitiale) pour le composite séché à 8% en masse de noir de carbone par rapport à la masse de métakaolin et pour 5 tensions appliquées. Le composite a été séché à 250°C pendant 24 h en accord avec les mesures de perte de masse ( FIG. 2 ). L’évolution de cette différence de température suit une loi en U 2 . En effet, la puissance thermique P = UI = U 2 /R. Les résultats sont comparables à ce que l’on peut trouver dans la littérature même si une comparaison stricte est difficile compte tenu des différences en termes de formulation, de géométrie et des tensions appliquées aux bornes des électrodes. Exemple 3 : Supercondensateur comprenant des électrodes en un matériau composite selon l’invention. I. Schéma de principe . Un des enjeux de la présente invention réside dans la synthèse d’électrodes pour le développement de supercondensateurs bas carbone à base de matériaux activés auxquels appartiennent les géopolymères. Le schéma de principe est décrit à la FIG. 7 . Un séparateur est sandwiché entre deux électrodes composites et le tout est rendu hermétique et mis sous pression entre deux blocs de laiton. Le laiton étant conducteur, l’application d’une tension par un générateur laisse passer une tension ou un courant dans le système EDLC. Le séparateur est de la fibre de verre mais pourrait être tout autre isolant poreux permettant de laisser diffuser les ions sans engendrer de court-circuit. L’électrolyte est du chlorure de potassium à une concentration de 1 M. Tout autre électrolyte conducteur de courant pourrait être utilisé si le pH est supérieur à 6. Plusieurs tests ont été réalisés avec cette configuration. II. Tests de voltam m étrie cyclique . Dans un premier temps, des essais de voltammétrie cyclique ont été réalisés pour diverses vitesses de balayage en potentiel. Les données brutes sont données sur la FIG. 8 . Les résultats sont proches d’un supercondensateur parfait (voltammogramme rectangulaire) mais s’apparentent plus à un fonctionnement d’un supercondensateur réel avec des courbures liées à des effets résistifs. Il est intéressant de noter que, pour ces électrodes, il est possible de charger et décharger en 1 s. En effet, étant donné que l’on balaye de 0 à 1 V, une vitesse de potentiel de 1000 mV/s entraine un temps de charge et de décharge de 1 s. Cela montre le caractère très « réactif » des électrodes synthétisées. L’efficacité de la cellule peut être estimée à partir de ces données en calculant l’aire sous les courbes qui est proportionnelle à la charge stockée. Comme décrit à la FIG. 8 , la capacité de la matière active diminue d’environ un facteur 2 lorsque la vitesse de balayage en potentiel augmente, mais cela reste tout à fait convenable compte-tenu des vitesses de balayage. III. Test de cyclage galvanostatique . L’autre test couramment utilisé pour caractériser un supercondensateur est le cyclage galvanostatique dans lequel, cette fois-ci, c’est un courant qui est appliqué aux bornes du dispositif. Un cycle correspond à la FIG. 9 où une montée jusqu’à 1 V (en accord avec la FIG. 8 ) suivie d’une décharge se fait en 4 s. La chute de potentiel (ΔV) observée lors de l’inversion du courant est uniquement due à la résistance série équivalente (ESR). Comme pour les essais de voltammétrie cyclique, les capacités des cellules peuvent être calculées et les capacités obtenues et présentées à la FIG. 9 sont en accord parfait avec les données de la FIG. 8 . IV. Performances sur le long terme . Un atout des supercondensateurs par rapport aux batteries réside dans leurs performances sur le long terme. Il s’agit donc d’évaluer le suivi des performances sur un grand nombre de cycles. La FIG. 10 montre que la capacité diminue de quelques % (diminution certainement liée à une baisse de résistance) en tout début de cyclage pour se stabiliser à 96,8% au bout 100 000 cycles. Pour rappel, une variation des performances (diminution de la capacité et augmentation de la résistance) de 10% sur 10 000 cycles valide les tests de cyclabilité pour les supercondensateurs du commerce. Procédé de préparation d’un matériau composite conducteur de l’électricité comprenant les étapes suivantes : (a) mélanger une source alumino-silicatée avec des charges carbonées conductrices de l’électricité moyennant quoi un mélange solide et homogène est obtenu, (b) ajouter le mélange solide et homogène obtenu à l’étape (a) à une solution d’activation comprenant un rapport molaire SiO 2 /Na 2 O compris entre 1 et 1.4, moyennant quoi un coulis géopolymérique dans lequel sont dispersées lesdites charges carbonées conductrices de l’électricité est obtenu, puis (c) laisser durcir le coulis géopolymérique obtenu à l’étape (b) moyennant quoi un matériau composite conducteur de l’électricité est obtenu. Procédé de préparation selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source alumino-silicatée est du métakaolin. Procédé de préparation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites charges carbonées conductrices de l’électricité sont en graphite, en graphite pyrolytique hautement orienté, en graphène, en oxyde de graphène, en oxyde de graphène réduit, en carbone, en carbone activé, en carbone vitreux et en noir de carbone. Procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites charges carbonées conductrices de l’électricité sont une poudre de noir de carbone. Procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite solution d’activation est une solution aqueuse de silicate de sodium (Na 2 SiO 3 ) rendue alcaline par ajout de NaOH. Procédé de préparation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la quantité de source alumino-silicatée est telle que - le rapport molaire Si/Al dans le coulis géopolymérique obtenu à ladite étape (b) est compris entre 1,5 et 2 et, notamment, de l’ordre de 1,8 (i.e. 1,8 ± 0,1) et/ou - le rapport eau/source alumino-silicatée dans le coulis géopolymérique obtenu à ladite étape (b) est compris entre 0,65 et 1,10, notamment entre 0,88 et 1,00 et notamment de l’ordre de 0,94 (i.e. 0,94 ± 0,05). Matériau composite conducteur de l’électricité préparé par un procédé tel que défini à l’une quelconque des revendications 1 à 6, ledit matériau composite se présentant sous la forme d’une matrice géopolymérique dans laquelle sont dispersées des charges carbonées conductrices de l’électricité. Matériau composite conducteur de l’électricité selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite matrice géopolymérique qu’il comprend une, deux et avantageusement toutes les caractéristiques ci-après : - un rapport molaire SiO 2 /Al 2 O 3 compris entre 3 et 4, notamment compris entre 3,2 et 3,8 et, en particulier, de l’ordre de 3,6 (i.e. 3,6 ± 0,1) ; - un rapport molaire H 2 O/M 2 O avec M représentant le cation de compensation et notamment un rapport molaire H 2 O/Na 2 O supérieur ou égal à 10, notamment supérieur ou égal à 12 et, en particulier, de l’ordre de 14 (i.e. 14 ± 1) ; et - un rapport molaire Al 2 O 3 /M 2 O avec M représentant le cation de compensation et notamment un rapport molaire Al 2 O 3 /Na 2 O compris entre 0,8 et 1,2 et notamment de l’ordre de 1 (i.e. 1 ± 0,1). Utilisation d’un matériau composite conducteur de l’électricité selon la revendication 7 ou 8, pour produire de la chaleur par effet joule en appliquant une différence de potentiel électrique aux bornes dudit matériau. Electrode comprenant ou constitué d’un matériau composite conducteur de l’électricité selon la revendication 7 ou 8. Dispositif comprenant une électrode selon la revendication 10, ledit dispositif étant choisi dans le groupe constitué par un dispositif de stockage et de restitution de l’électricité tel qu’un supercondensateur et notamment un supercondensateur symétrique ou une batterie ; un dispositif photovoltaïque ; un matériau pour le stockage du CO 2 et un capteur électrochimique.