Présentation

Article

1 - NOTIONS D'ÉLECTROMAGNÉTISME

2 - ANALOGIE MATÉRIAUX ET CIRCUITS ÉLECTRONIQUES. APPROCHE DES MÉTAMATÉRIAUX

3 - MODÉLISATION DES MÉLANGES COMPOSITES

4 - CIRCUITS ÉLECTRONIQUES ET MÉTAMATÉRIAUX

| Réf : E1165 v1

Modélisation des mélanges composites
Matériaux composites en électromagnétisme - Matériaux chargés, matériaux électroniques et métamatériaux

Auteur(s) : Alain PRIOU

Date de publication : 10 mai 2009

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

NOTE DE L'ÉDITEUR

Cet article est la version actualisée de l’article E1165 intitulé « Matériaux composites en électromagnétisme. Matériaux chargés, matériaux électroniques et métamatériaux » rédigé par Alain PRIOU et paru en 2009.

18/10/2018

RÉSUMÉ

Cet article présente des matériaux composites électromagnétiques à structures aléatoires et les différentes méthodes de modélisation qui s’appliquent à ces matériaux en fonction de leur composition. Ensuite sont abordés les matériaux artificiels à structure périodique, les métamatériaux, ainsi que les cristaux photoniques en commençant par les matériaux bidimensionnels, les surfaces sélectives en fréquence, les surfaces à haute impédance et les métasurfaces, puis les structures tridimensionnelles.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Electromagnetic Composite Materials and Metamaterials

This article presents electromagnetic composite materials with random structures and the different modeling methods that apply to them, according to their composition. Artificial materials with a periodic structure, metamaterials, and photonic crystals are then considered, beginning with two-dimensional materials, frequency-selective surfaces, high-impedance surfaces, and metasurfaces. Lastly, three-dimensional structures are presented. To conclude, some applications of these materials are presented.

Auteur(s)

  • Alain PRIOU : Professeur des universités - Directeur du Groupe d'électromagnétisme appliqué - Université Paris Ouest Nanterre-La Défense

INTRODUCTION

À partir des lois de Faraday et d'Ampère pour la magnétostatique et l'électrostatique, Maxwell a établi, en 1873, les équations dites de Maxwell qui sont une extension à l'espace et au temps des lois précédentes. Ces lois ont été vérifiées par Hertz en 1888 et, en 1905, A. Einstein, dans sa théorie de la relativité, montre toute l'élégance et la rigueur de la théorie de Maxwell.

Après avoir rappelé les lois de Maxwell avec les grandeurs fondamentales et la modélisation de couches homogènes, nous présenterons l'analogie entre les matériaux et les circuits électroniques, ce qui nous conduira à définir deux concepts de réalisation de matériaux pour l'électromagnétisme. Le premier, ou approche matériau, se rapporte à la réalisation de matériaux composites issus de mélanges de divers éléments et qui contiennent les paramètres constitutifs ε et µ, positifs ou négatifs ou positif/négatif ou négatif/positif. Le second concept, ou approche structurée qui consiste à la mise en réseau périodique d'inclusions ou d'agrégats (diélectriques, conducteurs ou métalliques). Cette dernière approche permettra de définir et de réaliser des matériaux électroniques et des métamatériaux à propriétés remarquables qui n'existent pas dans la nature. Dans chaque cas, nous aborderons les aspects de la modélisation et donnerons les applications spécifiques et principales en hyperfréquence.

Les matériaux composites en électromagnétisme font l'objet de plusieurs articles :

E1164 Introduction

Matériaux composites en électromagnétisme- Matériaux chargés, matériaux électroniques et métamatériauxE1165 : Matériaux chargés, matériaux électroniques et métamatériaux

E1166 Matériaux absorbants radar

E1167 Caractérisation des matériaux composites

Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres. Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres articles.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

composite material   |   metamaterial   |   metasurface   |   frequency selective surface   |   high impedance surface

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e1165


Cet article fait partie de l’offre

Électronique

(242 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

3. Modélisation des mélanges composites

3.1 Définition des milieux composites

Nous allons reprendre la définition contenue dans le Dictionnaire des technologies des milieux composites de 1989 .

« Un milieu composite est un matériau multiphase formé d'une combinaison de matériaux qui diffèrent en composition et en forme, qui sont ensemble et qui conservent leur identité et leurs propriétés. Les composites maintiennent une interface entre tous les composants qui agissent de concert pour fournir des caractéristiques spécifiques ou synergétiques améliorées, que l'on ne pourrait pas obtenir avec l'un des composants agissant tout seul. Les composites comprennent des milieux fibreux (fibres seules ou enrobées dans une résine), des lamelles (couches de différents matériaux), des particules (particules élémentaires, paillettes ou flocons ou encore agrégats généralement enrobés d'une résine) et d'une combinaison de plusieurs formes comme indiqué ci-dessus »

La figure 10 donne un exemple de milieu composite constitué par une matrice en PVC dans laquelle on a ajouté 2 % de carbone. C'est un matériau qui a été testé pour réaliser un absorbant radar. On pourra remarquer la présence de particules de carbone isolées, d'agrégats de carbone de plus grandes dimensions et de zone où seule le PVC existe.

Dans le domaine des hyperfréquences, nous allons nous intéresser aux composites comportant au moins deux phases : une phase hôte (résine de base) et une inclusion (particule, flocons, paillettes et agrégats).

L'inclusion est une phase discrète d'un matériau transparent pour des applications telles que les radômes et les fenêtres électromagnétiques (billes creuses de verre dans une résine, ou bulles d'air dans une mousse), ou d'un milieu conducteur (métaux, matériaux à base de carbone, semi-conducteurs, électrolytes solides, polymères conducteurs) pour des applications telles que les milieux à pertes et les absorbants. Cette inclusion est dispersée soit de manière aléatoire, soit texturée...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Électronique

(242 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Modélisation des mélanges composites
Sommaire
Sommaire

ANNEXES

    1. 2 Annuaire

      ###

      Métamatériaux :

      * - http://physicsweb.org/articles/world/16/5/3/

      * - http://www.cmth.ph.ic.ac.uk/photonics : site de l'Impérial Collège, Centre de Photonics, UK

      * - http://physics.ucsd.edu/ : site de D. Smith, UCSD, USA

      * - http://www.brl.ntt.co.jp/people/notomi/ : site de NTT, Japon, Photonic Nanostructures Research Group.

      * - http://cmpweb.ameslab.gov/personnel/soukoulis : site de C. Soukoulis à AMES Lab, USA

      * - http://www.iesl.forth.gr/ site du projet européen DALHM : Development and analysis of LHMaterials, IST project, IST-2001-35511, Grèce.

      * - http://www.metamorphose-vi.org/ : site du Virtual Institute for Artificial EM materials and Metamaterials, METAMORPHOSE VI AISBL., Réseau d'Excellence Européen, Europe.

      * - http://www.rayspan.com/technology/default.html : site de Rayspan Corporation

      * - http://www.netgear.com/About/PressReleases/en6US/2008/2080106b.aspx

      * - http://www.ese.upenn.edu/˜engheta/ : site de N. Engheta à l'université de Pennsylvanie, USA

      * - http://www.mwlab.ee.ucla.edu/, et http://www.mwlab.ee.ucla.edu/posters.html :...

      Cet article est réservé aux abonnés.
      Il vous reste 92% à découvrir.

      Pour explorer cet article
      Téléchargez l'extrait gratuit

      Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


      L'expertise technique et scientifique de référence

      La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
      + de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
      De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

      Cet article fait partie de l’offre

      Électronique

      (242 articles en ce moment)

      Cette offre vous donne accès à :

      Une base complète d’articles

      Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

      Des services

      Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

      Un Parcours Pratique

      Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

      Doc & Quiz

      Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

      ABONNEZ-VOUS