Développement de nouveaux matériaux polymères chargés pour le blindage électromagnétique dans le domaine de l'aéronautique

Development of new filled polymeric materials for electromagnetic shielding in aeronautics

• Auteur / Autrice : Clémence Retailleau
• Direction : Anatoli Serghei, Véronique Bounor, Matthieu Fumagalli
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 25/05/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne ; 1992?-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ingénierie des Matériaux Polymères (Auvergne Rhône-Alpes ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d’inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Cassagnau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anatoli Serghei, Véronique Bounor, Matthieu Fumagalli, Eric Dantras, Isabelle Royaud, Bruno Sauviac, Ana Vera Machado
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Eric Dantras, Isabelle Royaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Appareils et instruments scientifiques

Aéronautique -- Recherche

Blindage (électricité)

Composites

Mots clés libres

Blindage Electromagnetique

Composites

Composites conducteurs

Charges conductrices

Interférences électromagnétiques

Electromagnetic shielding

Composites

EMI

Conductive fillers

Electromagnetic interferences

Résumé

La multiplication des technologies liées à la croissance du secteur des télécommunications, entraîne des phénomènes d'interférences électromagnétiques qui perturbent le bon fonctionnement des instruments et des systèmes électroniques, posant ainsi un risque important pour les applications industrielles et les êtres humains. Le développement de matériaux pour la protection des personnes, des instruments et des systèmes contre les phénomènes d'interférences électromagnétiques devient ainsi un défi majeur dans notre société. L'objectif de la présente étude a été de répondre à cet enjeu en développant des matériaux composites à haute efficacité de blindage des rayonnements électromagnétiques. Dans ces travaux, la relation entre efficacité de blindage et les propriétés électriques d’un matériau a été explorée en premier lieu. Ensuite, les performances du blindage de composites ont été analysées en fonction de la nature (noir de carbone, nanotubes de carbone, graphite nickelé, particules d’aluminium revêtues d’argent et fibres de verre revêtues d’argent) et de la fraction volumique de ces charges conductrices. Puis, l'impact de la mise en œuvre sur la performance finale des matériaux, qui représente un aspect crucial pour de nombreuses applications industrielles, a été étudié en utilisant des liquides ioniques comme auxiliaires technologiques. Enfin, des matériaux composites de plus hautes performances ont été développés pour répondre aux problématiques industrielles. Le but de ces travaux étant de mieux comprendre les différents mécanismes mis en jeu, les facteurs influençant l’efficacité de blindage des matériaux composite seront mis en avant dans chaque partie de ce manuscrit

With the tremendous technological developments related to the accelerated growth in the field of telecommunications, our society is increasingly facing the problem of electromagnetic pollution. The electromagnetic pollution, expected to grow even faster in the coming years, leads to electromagnetic interference phenomena which disturb instruments and systems, and is therefore an important risk for industrial applications and human beings. Developing materials to protect people, instruments and systems from electromagnetic interference phenomena and, furthermore, to reduce the electromagnetic pollution in the environment becomes thus a major challenge in our society. The goal of our study is to respond to this challenge by developing composite materials with an enhanced shielding efficiency of electromagnetic radiation. In this work, the relationship between shielding efficiency at low frequencies and the electrical properties of a material was analyzed first. After that, the shielding performance has been systematically evaluated as a function of the nature (Carbon Black, Carbon nanotubes, Nickel coated Graphite, Silver coated Aluminum particles and silver coated glass fibers) and the volume fraction of conductive fillers. Furthermore, the impact of processing on the final performance of materials, representing a crucial aspect for many industrial applications, has been investigated by employing ionic liquids as processing aids. The guideline of this project was to systematically investigate the main factors that play an important role in enhancing the shielding effectiveness of composite materials. Finally, higher performance composite materials have been developed to address industrial issues