Thèse soutenue

Contribution à l'étude du couplage électromagnéto-mécanique de polymères chargés : analyse micro-onde

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Auteur / Autrice : Wilfried Ndong
Direction : Christian Brosseau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique
Date : Soutenance en 2008
Etablissement(s) : Brest

Résumé

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Le but de ce travail est d’étudier les propriétés électromagnétiques et de résistance mécanique de plusieurs plasto-ferrites (PFs) disponibles dans le commerce, en milieu ambiant. On effectue la sélection d’un groupe de PFs et la mesure de leur permittivité ε = ε’-jε ” et de leur perméabilité μ = μ‘-j μ” effectives complexes sous contrainte uniaxiale dans le domaine micro-onde (0. 1 - 6 GHz) à la température ambiante. On analyse les spectres de ε et de μ. En confrontant les données expérimentales de ε avec plusieurs comportements de relaxation diélectrique, on trouve qu’un seul mécanisme de relaxation ne permet pas de comprendre entierement la physique. On continue en montrant que le mécanisme de résonance de spin gyromagnétique est,le mécanisme d’aimantation approprié. On combine la théorie du champ moyen de Bruggeman et le modèle de Landau-Lifshitz-Gilbert (B-LLG) pour reproduire les caractéristiques expérimentales de la perméabilité magnétique effective complexe. Ces conclusions sont discutées à la lumière de la polydispersion, en taille des grains de ferrites contenus dans les PFs. Les études de l’aimantation statique à partir d’un magnétomètre à échantillon vibrant (VSM) sont en accord avec ce modèle (B-LLG). De plus, l’analyse montre aussi comment les PFs aimantés se comportent avec les ondes électromagnétiques, et on évalue l’hystérésis de ε et de μ. Plus important, on montre que les mesures ε et μ sous contrainte peuvent être décrites par un Modèle du Réseau d’Elasticité de Chaînes Gaussiennes (MRECG) dans la limite de faible contrainte. Puis, l’évàlutionfréquentielle du spectre d’absorption des plasto-ferrites et des composites copolyméres d’Ethyléne-co-Acrylate de Butyle (EAB) chargés en noir de carbone soumis à une contrainte uniaxiale a montré un spectre d’absorption présentant deux pics avec deux composantes larges et symétriques. Enfin, lors de l’étude de vieillissement mécanique, le résultat principal est l’observation d’un vieillissement qui se produit en trois étapes avec des variations de ε en ln(t). Les résultats présentés ont d’importantes applications dans des matériaux composites magnétoactif intellignts, par exemple la technologie de circuit flexible dans l’industrie électronique (capteurs, systèmes actifs et systèmes micromécaniques), mise au point de peau et muscles artificiels pour des applications dans la robotique.