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Accueil > La Recherche > Axes & Equipes > Nanostructures & Spectroscopies > Equipe : Nanomatériaux > Thème : Nanomatériaux carbonés fonctionnels
Nanocomposites aux propriétés électriques non-linéaires
publié le , mis à jour le
Présentation
Avec la miniaturisation croissante des composants, le besoin de contrôler précisément les champs électriques apparaît de plus en plus importante. Une majorité d’équipements électroniques ou électriques modernes sont actuellement encapsulés dans des résines époxy. Cependant, ce matériau à un inconvénient majeur : sa faible conductivité thermique ( 0.2 W/mK). Quelque soit l’équipement électrique, la concentration des contraintes électriques à proximité des interfaces diélectrique/conducteur/air conduit à des renforcements de champ électrique. Une stratégie pour réduire ces renforcements locaux consiste à mettre en œuvre des matériaux à gradation de champ. Dans le cas de la gradation de champ résistive, l’action de gradation est basée sur le comportement isolant à bas champ et un comportement conducteur au-delà d’un champ seuil, Es : E > Es J = sigma_0*E*((E/Es)^(alpha-1)). Nous explorons la possibilité de réaliser, en conditions réelles, ce concept de non-linéarité. Nous travaillons à l’élaboration de nouveaux composites, à leur caractérisation ainsi qu’à leur simulation par éléments finis.
Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés aux composites époxy/carbone dans le but d’améliorer la conductivité thermique de ces résines, tout en maintenant leurs propriétés diélectriques. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec des nano-plaquettes de graphite, conduisant à une augmentation relative de la conductivité thermique de 20% / vol%, atteignant ainsi 0.37 W/mK. Ces résultats peuvent être interprétés dans le contexte du transport de phonons dans un milieu à deux composants (thèse de doctorat de L. Diaz).
En partenariat avec l’entreprise Schneider Electric, nous avons démarré des travaux sur les matériaux sur les matériaux à gradation de champ (thèse de doctorat de B. Déjean). Dans ce contexte, nous étudierons à la fois le potentiel de matériaux semi-conducteurs et de matériaux diélectriques (élaboration, caractérisation et simulation). Nous nous intéresserons tout particulièrement aux nano-plaquettes carbonées (r-GO, GnP) dans l’objectif de tirer parti de la réponse non-linéaire de leur résistivité en fonction du champ électrique, ainsi que du transport de chaleur en leur sein qui est dominé par les phonons acoustiques plutôt que par les électrons. Nous bénéficions de plus d’un financement octroyé par la Région Occitanie, avec pour objectif de développer de nouveaux vernis et mastics, chargés de nano-carbones, présentant une résistivité non-linéaire (travaux de post-doctorat de S. Dominguez).
