Conductivité et diffusivité thermique des solides

Le but de cet article est de présenter les diverses méthodes de mesure de la conductivité thermique et de la diffusivité thermique de façon succincte, en introduction aux articles spécialisés sur chaque technique.

On s’attachera donc à définir les limites d’utilisation, en particulier vis‐à‐vis des matériaux eux‐mêmes (multimatériaux, composites, poreux, etc.).

Pourquoi caractériser les matériaux ? La réponse à cette question est double :

• tout d’abord pour les connaître, ce qui peut permettre de les améliorer ;

• ensuite, permettre aux codes de calcul de fonctionner correctement et être capable de calculer de grandes structures.

Cette réponse montre que le besoin de caractérisation ne peut que s’accroître suite au développement des nouveaux matériaux et des nouveaux instruments de calcul.

La caractérisation thermique des matériaux constitue un domaine important de la métrologie thermique qui concerne les grandeurs liées aux transports de la chaleur. Dans le cas général, elles sont nombreuses et ne peuvent être identifiées au cours d’une même expérience. En effet, le transport peut s’effectuer par conduction, convection, rayonnement, transport de masse, diffusion de masse, changement de phase, réaction chimique, etc. ; autant de modes dont les mécanismes ne sont pas indépendants et qu’il est très difficile de découpler.

À titre d’exemple, nous détaillerons, dans le paragraphe 1, les transferts dans quatre types de milieux :

• un multicouche ;

• un nid d’abeilles ;

• un verre ;

• un milieu poreux non saturé.

Tolérances d’une sonde en platine de 100 Ω