Étude des propriétés thermophysiques et électriques de matériaux hétérogènes

par Boudjemaa Agoudjil

Thèse de doctorat en Thermique et systèmes énergétiques

Sous la direction de Laurent Ibos et de Yves Candau.


  • Résumé

    Ce travail présente une étude comparative des propriétés thermiques, électriques rhéologiques et diélectriques de trois systèmes composites : EVA chargé de billes de verre argentées et non argentées, EVA chargé de poudres de BaTiO3, et PVC chargé de nanotubes de carbone. Cette étude est consacrée dans un premier temps à l’élaboration des échantillons et à la détermination de la conductivité électrique (), de la conductivité thermique (k), de la viscosité dynamique () et de la permittivité diélectrique relative (r) (pour certains composites). Il a été démontré dans ce travail que l’effet de la taille des charges est significatif sur les propriétés électriques et diélectriques (diminution du seuil de percolation et de r) et négligeable sur les propriétés thermiques et rhéologiques. En outre, l’effet de la surface externe des charges est très important sur k et  s’il existe des contacts entre les charges au sein de la matrice. Par ailleurs, des corrélations ont été constatées entre k et les autres propriétés de transport (,  et r). Parallèlement à ce travail, une amélioration d’une méthode radiométrique périodique utilisant la thermographie infrarouge et permettant la mesure simultanée de l'émissivité, de la conductivité et de la diffusivité thermique de matériaux opaques a été mise en place. La méthode et le dispositif de mesure ont été validés en étudiant un matériau de propriétés connues (PVC) à température ambiante. Cette validation comprend une étude de la reproductibilité de la méthode, une comparaison aux résultats de la littérature, une analyse des sources d'incertitudes ainsi qu'une analyse de sensibilité pour l’échantillon de PVC.

  • Titre traduit

    Study of thermophysical and electrical properties of heterogeneous materials


  • Résumé

    This work presents a comparative study of thermophysical, electrical, dielectric and rheologic properties of three composites: glass and silver coated glass spheres dispersed in EVA matrix, powders of BaTiO3 dispersed in EVA matrix and PVC matrix filled with Carbon NanoTubes. This study is devoted in the first time to the composites preparation and to the measurements of the electrical conductivity (), thermal conductivity (k), dynamic viscosity () and the relative permittivity (r) (for some composites). It was shown that both relative permittivity r and electrical conductivity  depend on the fillers size. However, the effect of the particles size on the thermal and the rheologic properties can be neglected. Besides, the fillers surface is an important factor controlling the thermal and the electrical conductivities. It also follows from this study the existence of a correlation between the thermal conductivity and others properties (,  and r). The second objective of this study was the improvement of a measurement method of emissivity, thermal conductivity and diffusivity. The characterisation of a reference sample (PVC) allowed the validation of the measurement protocol. This includes the reproducibility study of the method, the comparison of the results to the literature data, the analysis of the limitations of the measurement protocol and a sensitivity analysis.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (200 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitre

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