Vieillissement électrique et thermique d'un composite résine époxyde-silice : étude des charges d'espace et de la conduction

par Christophe Guillermin

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Pascal Rain.

Soutenue en 2004

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015) .

mots clés

Résumé

Dans ce travail, la génération et l'évolution de charges d'espace ainsi que les mécanismes de conduction sont étudiés en fonction du champ électrique et de la température. Le matériau étudié est un composite à base de résine époxy. Il est utilisé sous forme chargé ou non chargé de silice, à des températures inférieures et supérieures à la température de transition vitreuse. Des charges d'espace à faible champ (2kV/mm) ont été observées. L'accumulation des charges injectées à partir des électrodes à T<Tg ainsi que le rôle de l'eau dans la génération d'hétérocharges positives à T>Tg ont été mis en évidence. L'étude des mécanismes de conduction a montré une limitation du courant par le volume à T<Tg alors qu'à T>Tg le courant est limité par l'injection de charges par effet Schottky aux électrodes. La caractérisation d'échantillons vieillis sous contraintes électriques et thermiques a montré des modifications à basse fréquence des propriétés diélectriques au cours du vieillissement.

Titre traduit

Electrical and thermal ageing of an epoxy resin-silica composite : study of space charge and conduction

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Résumé

Space charge generation and evolution and conduction mechanisms have been studied as a function of electric field and temperature. The material is a composite based on a DGEBA-type epoxy resin. It is used in the matrix (un-filled) form or filled with silica flour at temperatures both below and above the glass transition temperature. Space charge generation at low dc electric field (2 kV/mm) was observed. The accumulation of charges injected from the electrodes at T<Tg and the role of absorbed water in the generation of positive heterocharges at T>Tg were evidenced. The study of conduction mechanisms showed that the current is described by a Schottky mechanism of injection at the electrodes. The characterization of samples aged under electrical and thermal stresses showed changes of the dielectric properties during aging, especially at low frequencies.