Contribution à l'étude des matériaux composites conducteurs à matrice époxyde : application à la non linéarité électrique

Study of conductive filled epoxy composites. Application to the electrical non-linearity

• Auteur / Autrice : Jérôme Fournier
• Direction : Gisèle Boiteux, Gérard Seytre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Matériaux macromoléculaires & composites
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gisèle Boiteux, Gérard Seytre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conduction électrique

Matériaux -- Propriétés mécaniques

Polymères -- Propriétés thermiques

Conducteurs organiques

Résines époxydes

Composites polymères

Résumé

Les materiaux a effet ctp ou coefficient temperature positif sont caracterises par une forte augmentation de la resistivite electrique quand ils sont chauffes au-dela d'une temperature critique t#c. Ce phenomene, relativement bien connu dans les composites conducteurs a matrice semi-cristalline, reste mal compris dans les materiaux amorphes tels que les polymeres thermodurcissables charges avec des particules conductrices. Les objectifs de notre travail consistent a etudier les proprietes de differents composites conducteurs a matrice epoxyde, charges avec (i) du polypyrrole, (ii) du noir de carbone, ou (iii) des particules metalliques, a evaluer leur potentiel et leurs limites en tant que systemes de protection electrique, et contribuer ainsi a mieux comprendre les phenomenes de non-linearite electrique dans les materiaux heterogenes aleatoires. Dans une introduction bibliographique, regroupant les differentes classes de materiaux a effet ctp, les nombreux facteurs et les mecanismes a l'origine du coefficient temperature positif sont passes en revue et discutes dans un contexte tres general. L'etude des proprietes thermomecaniques, l'analyse de la structure du reseau de percolation et des mecanismes de conduction sont presentes dans les chapitres ii et iii et s'averent des etapes indispensables a la comprehension des proprietes physiques des composites, telles que l'anomalie ctp. La conjonction de ces trois concepts permet d'analyser les proprietes electriques non-lineaires des materiaux, faisant l'objet d'une quatrieme partie, et de mieux comprendre les origines de l'anomalie ctp selon la nature et la structure des composites. Deux interpretations differentes du phenomene sont proposees en fonction des modes de conduction et de la nature des contacts inter-particules. Dans le cas d'un mecanisme de conduction metallique, une importante transition metal/isolant est possible pour une large gamme de composites, et le role de la matrice et de la fraction volumique de charges est mineur. Dans le cas des materiaux heterogenes aleatoires semi-conducteurs, les parametres lies a l'expansion thermique de la matrice et a la structure du reseau conducteur deviennent predominants, et regissent l'amplitude et la temperature de commutation de l'effet ctp.