Etude de l'influence de la texture sur l'emissivite spectrale de materiaux poreux semi-transparents a haute temperature

• Auteur / Autrice : Olivier Rozenbaum
• Direction : Patrick Echegut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Orléans

Résumé

Les proprietes thermo-radiatives des materiaux revetent un caractere primordial pour l'etude des dispositifs d'elaboration a haute temperature (fours verriers), pour la modelisation de protections thermiques (applications aerospatiales) ou pour la mesure de la temperature par pyrometrie ou thermographie infrarouge. Les materiaux textures comportent dans leur volume des heterogeneites (pores, grains) capables de diffuser le rayonnement, entrainant ainsi une modification des proprietes optiques. Ce travail est axe sur la mesure et la modelisation de l'emissivite spectrale de materiaux dielectriques semi-transparents et poreux. Pour cela, nous avons developpe, autour d'un spectrometre infrarouge, des moyens experimentaux pour la mesure directe de l'emissivite sur une large gamme de temperature (700-2500 k) et de frequence (10-12000 cm 1). La temperature est mesuree au point de christiansen, frequence pour laquelle tout dielectrique polaire se comporte comme un corps noir. La comparaison des emissivites spectrales de materiaux poreux (ceramiques d'alumine, silices a bulles) et des milieux homogenes associes ont permis de montrer l'influence de la texture et de la porosite. La modelisation met en jeu une reconstruction 3d hors reseau d'un milieu poreux et une simulation de monte carlo par tracer de rayon basee sur les lois de l'optique geometrique. Bien qu'il soit construit a partir d'hypotheses simples de diffusion du rayonnement, ce modele rend compte du comportement emissif des ceramiques d'alumine mesure experimentalement et notamment de l'existence d'une valeur critique de porosite, au dela de laquelle l'emissivite commence a decroitre. Les resultats de simulation montrent que les proprietes radiatives des materiaux poreux sont influencees par deux types de parametres. Les parametres caracterisant les proprietes optiques du materiau homogene (n, k) et ceux definissant la geometrie du milieu poreux : la texture et l'epaisseur.