La soutenance de thèse d’Alejandro CAN ORTIZ, intitulée « Micro- et nano- composites de SiC à base d’époxy avec des propriétés électriques non linéaires pour des applications de gradation de champ électrique : une étude expérimentale et de modélisation », se déroulera le mardi 04 octobre à 10h30 dans la salle Fernand Gallais de Laboratoire de chimie de coordination (205 route de Narbonne).
Les travaux de thèse ont été réalisés sous la direction de M. Sombel DIAHAM et M. Zarel VALDEZ-NAVA, au sein du groupe MDCE.
Membres du Jury :
- M. Davide FABIANI, Alma Mater Studiorum University of Bologna, Rapporteur
- M. Lionel FLANDIN, Université Savoie-Mont Blanc, LEPMI, Rapporteur
- M. Olivier LESAINT, G2Elab, Examinateur
- Mme Séverine LE ROY, CNRS, LAPLACE, Examinatrice
- Mme Lara PERRIN, Université Savoie-Mont Blanc, LEPMI, Examinatrice
- M. Sombel DIAHAM, Université Toulouse III – Paul Sabatier, Directeur de thèse
- M. Zarel VALDEZ-NAVA, CNRS, LAPLACE, Co-directeur de thèse
Résumé :
Dans les applications haute tension, les matériaux sont exposés à différentes contraintes. Dans le cas particulier des matériaux isolants, l’injection de charges, l’accumulation de charges d’espace, les décharges partielles et l’arborescence électrique dans le matériau peuvent provoquer la rupture de ce dernier. Il est donc de plus en plus nécessaire de contrôler l’intensité du champ électrique pour éviter les phénomènes qui engendre un vieillissement prématuré de l’isolant. L’objectif est alors d’atténuer le renforcement local du champ électrique due à la géométrie du système électrique, en homogénéisant la répartition du champ électrique pour qu’il soit le plus uniforme et le plus faible possible pour une tension du système donnée. L’utilisation de composites à conductivité électrique non linéaire est une alternative intéressante pour contrôler l’intensité du champ électrique dans ces zones.
Par conséquent, l’objectif de cette thèse était de fabriquer des matériaux composites homogènes en ajustant leurs propriétés de conduction non-linéaire par un choix judicieux sur la nature des particules, la concentration des charges et/ou leur taille. L’influence de la concentration et de la taille des particules du composite sur les propriétés non linéaires des composites micrométriques et nanométriques à base de carbure de silicium dans une matrice époxy a été étudiée (respectivement nommés μSiC/EP et nSiC/EP). De même, les principaux paramètres permettant de décrire la non-linéarité sont présentés. Un deuxième objectif était de développer des matériaux à gradient de champ électrique (FGM) avec une conduction non linéaire graduelle, en se basant sur le gradient de concentration des particules pour obtenir cette propriété. Ceci est obtenu par l’application d’une force électrophorétique pendant le processus de mise en œuvre qui concentre les particules dans la région de l’isolant la plus sollicitée par les hautes tensions.
Ensuite, à partir de la caractérisation électrique des composites μSiC/EP, nSiC/EP et bimodale μSiC/nSiC/EP dispersés aléatoirement, un modèle électrique à quatre éléments est proposé pour décrire ce comportement et la dépendance de chaque coefficient des paramètres du modèle vis à vis de la concentration des particules est décrite par des équations. Ces équations permettent de prédire avec précision le comportement électrique non linéaire des matériaux composites fonctionnalisés à gradient de propriétés μSiC/EP, nSiC/EP et μSiC/nSiC/EP, ouvrant ainsi la voie à l’isolation des futurs systèmes électriques basés sur une stratégie de gradation du champ électrique.
