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Auteur(s)
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Jean-Claude DUBOIS : Docteur-Professeur associé à l’Université Pierre et Marie Curie - Ancien Directeur Groupe Matériaux au Laboratoire Central de Recherches Thomson-CSF
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les propriétés isolantes des matières plastiques sont largement utilisées en électrotechnique pour des applications telles que gaines de câbles, condensateurs, enrobage de composants, supports divers. Ces matériaux plastiques ont donc en général une résistivité supérieure à 10 9 Ω · cm. Cependant, les propriétés électriques de ces matériaux dépendent bien sûr de la structure chimique des macromolécules qui les constituent mais aussi de différents facteurs et en particulier des adjuvants volontaires ou non. L’absorption d’eau, la nature de la charge minérale ou organique jouent un rôle déterminant sur les propriétés électriques du matériau. On sait par exemple que l’on peut rendre certains polymères conducteurs ou semi-conducteurs non seulement en leur ajoutant des charges métalliques mais aussi en dopant des polymères conjugués dont la résistivité transversale est comprise entre 10 –3 et 10 9 Ω · cm.
Cet article porte principalement sur les propriétés électriques essentielles des matériaux macromoléculaires : permittivité, indice de pertes, résistivité, rigidité diélectrique.
Cependant, d’autres caractéristiques jouent un rôle au moins aussi important pour le choix d’un matériau ; ce sont par exemple les propriétés mécaniques, la sécurité d’emploi, les prix.
Les méthodes de mesure ne sont pas traitées dans le cadre de cet article.
le lecteur se reportera aux articles « Essais électriques » du traité Plastiques et Composites pour de plus amples renseignements.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1980 par Jean-Claude DUBOIS
- Version archivée 2 de déc. 1989 par Jean-Claude DUBOIS, Jean-Marc BUREAU
- Version courante de févr. 2016 par Jean-Marc BUREAU
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Rigidité diélectriqueArticle inclus dans l'offre
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2. Résistivité
2.1 Définitions
Les matériaux plastiques trouvant beaucoup d’applications comme isolants, ils doivent avoir une grande résistivité. Il est donc important de comprendre les mécanismes de conductivité pour prédire les effets de différents facteurs tels que les variations de température ou l’effet de la présence d’impuretés.
On distingue la résistivité transversale ρ , qui se définit par la relation :
avec :
- ρ (Ω · cm) :
- résistivité transversale
- R (Ω) :
- résistance d’un bloc rectangulaire de polymère de section S (cm2) et d’épaisseur e (cm).
Bien que l’unité SI soit l’ohm-mètre, l’ohm-centimètre est plus couramment employé. La définition précédente suppose que la loi d’Ohm soit suivie en courant continu [la conductivité σ = 1/ρ s’exprime en unité correspondante (Ω · m)–1, (Ω · cm)–1ou (S · cm–1).
On définit aussi la résistivité superficielle comme le quotient du gradient de potentiel en surface par le courant par unité de largeur ; elle est normalement exprimée en ohms et est numériquement égale à la résistance superficielle entre deux électrodes formant les côtés opposés d’un carré dont la dimension peut être quelconque (figure 13). Cette valeur est importante pour les matériels électroniques tels que cartes imprimées souples ou rigides et enrobage de composants.
HAUT DE PAGE2.2 Domaine des résistivités
Le tracé de lg ρ en fonction de 1/T (figure 14) montre que les polymères tels que le polyéthylène, polypropylène, poly(tétrafluor-éthylène) sont de très bons isolants (ce sont des polymères apolaires). La purification...
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