Origines des propriétés thermoradiatives d'oxydes noirs : optimisation d'un émetteur infrarouge

par Benoit Rousseau

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Michel Chabin.

Soutenue en 2001

à Orléans .

  • Titre traduit

    Thermoradiative properties of black oxides : enhancement of an infrared radiant plate


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  • Résumé

    La famille des métaux noirs de structure type K2NiF4 suscitent l'intérêt de la communauté scientifique mondiale depuis une quinzaine d'années par ses propriétés électroniques remarquables : supraconductivité à HTc pour les cuprates, colossale magnéto résistance pour les manganites, ordre de charge pour les nickelates. Un dénominateur commun à cette classe de matériaux est leur couleur noire qui, dans le domaine des propriétés thermoradiatives, peut être synonyme d'une émissivité spectrale élevée. La caractérisation et la compréhension de cette propriété à de plus hautes températures demeurent paradoxalement mal connues. Nous mesurons la dépendance en température (300 à 1300 K) de la conductivité optique d'un monocristal de nickelate de praséodyme dopé, Pr2NiO4+?. L’exploitation des simulations des spectres par le modèle de fonction diélectrique de Drude à double amortissement plus oscillateurs permet de jauger l'influence du couplage électron-phonon sur les absorptions optiques. Les données issues de mesures macroscopiques thermodynamiques et de la littérature confortent cette interprétation. La densité polaronique est suffisante pour garantir à ce matériau une émissivité spectrale intrinsèque élevée sur un domaine spectral allant de l’infrarouge au visible et sur un large domaine de température (300 1300 K), et ce pour de faibles épaisseurs (de l'ordre du micron). Cette propriété optique originale est généralisable aux autres membres de cette famille à des degrés divers. Nous l'appliquons directement pour optimiser les performances radiatives d'un émetteur infrarouge en céramique d'aluminosilicates fonctionnant à une température de 1000 K. Le dépôt de film de Pr2NiO4+? sur des substrats constitués de cette céramique par la combinaison du procédé Pyrosol? et d'une technique de recuit flash, occulte complètement la fenêtre de semi-transparence du carreau brut : le comportement radiatif du dépôt tend vers celui de l'émetteur idéal, le corps noir. Ce résultat spectaculaire, est non seulement lié au couplage électron-phonon mais à la morphologie rugueuse du dépôt. La couche est constituée d'un assemblage de sphères de 20 à 30 de diamètres propices à l'augmentation du chemin optique et donc au renforcement de l'absorption. L'émetteur ainsi optimisé rayonne en parfaite adéquation dans les domaines d'absorption des composés organiques traités thermiquement par infrarouge dans le domaine industriel : peintures, matières plastiques, produits agroalimentaires. Cette adéquation optimale est gage d'une utilisation plus rationnelle de l'énergie.

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Informations

  • Détails : 166 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université d'Orléans. Service commun de la documentation.Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 19-2001-79
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