Étude des phénomènes tribologiques et électrostatiques couplés à la surface des polymères

Study of tribological and electrostatic phenomena coupled to the surface of polymers

• Auteur / Autrice : Omar Tilmatine
• Direction : Aurélian Fatu, Thami Zeghloul
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie des Matériaux, Mécanique, Énergétique (Poitiers)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Pôle poitevin de recherche pour l'ingénieur en mécanique, matériaux et énergétique - PPRIMME (Poitiers) - Institut Pprime / PPRIME
• Partenaire(s) de recherche : faculte : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées
• Jury : Président / Présidente : Sorin Cananau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lucian Dascalescu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurentiu Marius Dumitran, Sylvie Descartes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rugosité

Humidité de l'air

Décharges électriques

Matières plastiques

Triboélectricité

Mots clés libres

Charge triboélectrique

Potentiel électrique de surface

Matériaux polymères

Décharge à barrière diélectrique

Humidité relative

Triboelectric charge

Electrical surface potential

Polymer materials

Dielectric barrier discharge

Relative humidity

Résumé

Lorsque deux matériaux sont frottés l’un contre l’autre ou simplement mis en contact, ils acquièrent chacun une charge électrique de signes opposés. Ce mécanisme d’acquisition de charge, connu depuis l’antiquité et portant le nom de triboélectricité, n’est toujours pas totalement maitrisé. Différentes explications et plusieurs théories et hypothèses contradictoires existent.C’est pour cela que les recherches sur ce sujet doivent toujours continuer et essayer d’élucider plusieurs mystères et répondre à différentes questions qui persistent autour de la triboélectrification.Le travail mené dans le cadre de cette thèse de doctorat a eu comme un de ses objectif l'étude de l'influence de différents facteurs (temps de traitement, épaisseur du diélectrique, distance inter-électrodes...etc.) de la décharge à barrière diélectrique (DBD) sur l'évolution de la rugosité de surface de plaques de polypropylène exposées à un plasma froid.Ce travail a visé également à mettre en évidence les corrélations qui pourraient exister entre la modification de la rugosité et le potentiel électrique généré par effet triboélectrique à la surface du polypropylène traité par DBD atmosphérique. En effet, le traitement DBD a une influence directe sur la rugosité et sur le potentiel électrique de surface : l'exposition au plasma froid conduit à une surface plus rugueuse, qui se charge mieux par effet triboélectrique que la surface initiale.L’influence de l’humidité ambiante sur le comportement triboélectrique des polymères a également été étudiée, confirmant son influence sur le niveau de charge ainsi que son signe.

When two materials are rubbed against each other or simply brought into contact, they each acquire an electrical charge of opposite signs. This mechanism of charge acquisition, known since antiquity and called triboelectricity, is still not completely mastered. Different explanations on this phenomenon and several theories and contradictory hypotheses exist.This is why the research on this subject must always continue and try to elucidate several mysteries and to answer different questions that revolve around the triboelectrification.The work carried out in this PhD thesis, had as one of its objectives, the study of the influence of the various factors (treatment time, dielectric thickness, inter-electrode distance...etc.) of the dielectric barrier discharge (DBD) on the evolution of the surface roughness of polypropylene plates exposed to a cold plasma.This work also aims to highlight the correlations that could exist between the roughness modification and the electric potential generated by triboelectric effect on the surface of polypropylene treated by atmospheric DBD. Indeed, the atmospheric DBD treatment of the polymer has a direct influence on the roughness and electrical potential of the surface: the exposure to cold plasma leads to a rougher surface, which charges better by triboelectric effect than the initial one.The influence of ambient humidity on the triboelectric behavior of the polymers has also, confirming its influence on the charge level as well as its sign.