Propriétés de transport thermique dans les quasicristaux

par Alain Perrot

Thèse de doctorat en Science et ingénierie des matériaux

Sous la direction de Jean-Marie Dubois.

Soutenue en 1997

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL , en partenariat avec Laboratoire de science et génie des matériaux et de métallurgie (Nancy) (laboratoire) .

Le président du jury était Christian Janot.

Les rapporteurs étaient Jean-Paul Issi, Didier Mayou.

mots clés

• Etude expérimentale
• Conductivité thermique
• Phason
• Dépendance température
• Calcul dynamique moléculaire
• Experimental study
• Thermal conductivity
• Phasons
• Temperature dependence
• Molecular dynamics calculations
• Diffusivité thermique
• Quasicristaux
• Phénomènes critiques (physique)

Résumé

Les quasicristaux possèdent des propriétés cristallographiques remarquables. Ils sont caractérisés par un ordre orientationnel à longue distance qui est incompatible avec une périodicité de translation. L’étude de leurs propriétés électroniques a montré que la conductivité électrique des phases icosaédriques a un comportement non métallique. L’objet de cette thèse est d'étudier les propriétés de transport thermique des quasicristaux et de leurs approximants. Nous avons réalisé une approche expérimentale et une approche théorique du sujet. La conductivité thermique des phases icosaédriques est relativement faible depuis les basses températures. Elle est inferieure à 10 W / m / K dans le domaine de températures 5K-1000K. Son évolution en fonction de la température présente des similitudes avec celle des matériaux amorphes. À basse température, seuls les phonons (modes étendus) participent au transport thermique. Leur libre parcours moyen est limité par les défauts, les joints de grain, les collisions entre modes de vibration de réseau et par des systèmes à deux niveaux. Nous supposons que ces derniers sont localisés sur des sites susceptibles de créer un phason. Au-delà de 300K, la conductivité thermique des phases quasicristallines et approximantes augmente rapidement avec la température. À haute température, les électrons proches du niveau de fermi et les modes critiques de vibration de réseau contribuent au transport thermique. Les modes critiques n'ont pas un comportement balistique. Leur diffusivité évolue globalement en loi de puissance et peut augmenter quand le temps de relaxation diminue. Les simulations numériques réalisées en dynamique moléculaire sur des chaines approximantes semblent confirmer cette hypothèse.

Titre traduit

Thermal transport properties in quasicrystals

Pas de résumé disponible.