Modifications d'acides gras pour une utilisation comme matériaux à changement de phase dans des applications de refroidissement électronique

Modification of fatty acids to render their uses for electronic cooling application

• Auteur / Autrice : Ibrahim Mjallal
• Direction : Thierry Lemenand, Mohammad Hammoud, Charbel Habchi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des fluides, énergetique, thermique, combustion, acoustique
• Date : Soutenance le 01/12/2021
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Angevin de Recherche en Ingénierie des Systèmes (EA7315)
• Jury : Président / Présidente : Laurence Fournaison
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Glouannec, Laurent Royon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Propriétés thermiques

Chaleur -- Stockage

Mots clés libres

PCM

Optimisation

Puce

Propriétés thermophysiques

PCM

Optimization

Sink

Heat storage

Thermophysical properties

Résumé

L'augmentation de la densité de puissance des puces électroniques affecte directement les performances des appareils électroniques. C'est pourquoi la gestion thermique de ces systèmes est un enjeu primordial pour éviter la dépréciation et prolonger la durée de vie de ces puces. Le but de cette étude de doctorat consiste à modifier deux acides gras pour permettre leur utilisation en tant que matériau à changement de phase utilisés pour le refroidissement des appareils électroniques conventionnels. Dans un premier temps, l'acide décanoïque est modifié à l'aide de cinq additifs : oléate de potassium, décanoate de sodium, hydroxyde de sodium, oléate de sodium et acétate d'ammonium. Chaque additif est utilisé dans trois proportions molaires : 10, 25 et 33%. Ensuite, bénéficiant de ces premiers résultats, l'acide arachidique est également modifié. Le but principal consistant à abaisser la température de solidus sans affecter la chaleur latente. En parallèle, un appareil expérimental de mesure de la conductivité thermique et la chaleur spécifique a été conçu, fabriqué et validé. Enfin, nous avons conçu et testé un dispositif expérimental pour étudier l'effet de l'acide arachidique pur ou modifié sur les performances de refroidissement d’un appareil électronique.

The increase of the power density of the electronic chips directly affects the performance of the electronic devices. This is why thermal management of these systems is essential to prevent depreciation and extent life of these chips. The purpose of the current PhD study is to modified two fatty acids to allow their uses as phase change material used for cooling conventional electronic devices. Firstly, decanoic acid is modified using five additives: potassium oleate, sodium decanoate, sodium hydroxide, sodium oleate and ammonium acetate; each additive is used in three molarproportions: 10, 25 and 33%. Benefit from this result the arachidic acid is also modified. The main purpose is to lower its solidus temperature without affecting the latent heat. In parallel, an experimental device for measuring specific heat and thermal conductivity was designed,manufactured and validated. Finally, we design and tested an experimental device to study the effect of pure and modified arachidic acid on the cooling performance of an electronic device.