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Auteur(s)
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Jean‐Claude DUBOIS : Ancien Directeur du groupe Chimie et Céramique au Laboratoire Central de Recherches. Thomson‐CSF - Ancien Professeur associé à l’Université Pierre‐et‐Marie‐Curie (Paris VI) Laboratoire de Chimie des Polymères - Consultant
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Lire l’articleINTRODUCTION
De nombreuses applications en électrotechnique, telles que gaines de câbles, condensateurs, enrobage de composants, supports divers, etc., font appel aux propriétés isolantes des plastiques dont la résistivité transversale est généralement supérieure à 10 9 Ω · cm. Ces propriétés dépendent bien entendu de la structure chimique des macromolécules, mais aussi de différents facteurs et, en particulier, des adjuvants ou des impuretés. Ainsi l’absorption d’eau et la nature des charges, minérales ou organiques, jouent un rôle déterminant pour les propriétés diélectriques d’une matière plastique. On peut, par exemple, rendre certains polymères conducteurs ou semiconducteurs non seulement en leur ajoutant des charges conductrices (métal ou carbone) (cas des matériaux composites) mais encore en réalisant des complexes donneurs‐accepteurs dont la résistivité transversale est comprise entre 10 3 et 10 9 Ω · cm.
L’objet de cet article est de décrire les propriétés diélectriques essentielles des matériaux macromoléculaires : permittivité, indice de pertes, résistivité, rigidité diélectrique.
Pour les valeurs chiffrées de ces propriétés pour les différentes familles de polymères, on se reportera, dans ce traité, aux tableaux de valeurs Propriétés des thermoplastiques- Tableaux comparatifs pour les thermoplastiques et Propriétés des thermodurcissables- Tableaux comparatifs pour les thermodurcissables.
En ce qui concerne les méthodes de mesure normalisées dont il ne sera pas question dans ce fascicule, le lecteur se reportera à l’article [AM 3 530] « Essais électriques » du présent traité.
Signalons par ailleurs que les matériaux isolants solides sont l’objet de plusieurs articles spécialisés dans la rubrique « Matériaux isolants » du traité Génie électrique. On se reportera notamment à l’article [D 2 300] « Diélectriques. Bases théoriques ».
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1. Comportement diélectrique des polymères
1.1 Définitions
Dans un diélectrique imparfait, la polarisation est due à des mécanismes de déformation de la répartition des charges électriques sous l’influence du champ électrique. Dans un champ électrique alternatif, cette polarisation ne suit pas le champ d’une façon instantanée. Cette relaxation diélectrique induit une perte d’énergie. Un tel condensateur est équivalent à un circuit comportant une résistance en parallèle avec la capacité 1.6.1.
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Dans le diagramme de Fresnel (figure 1), le courant alternatif complexe
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résultant de l’application de la tension alternative complexe
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aux bornes d’un condensateur plan rempli de diélectrique contient deux composantes (en valeurs absolues) :![]()
avec :
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: - courant de charge
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: - courant de pertes d’énergie dans le diélectrique (dues à la polarisation).
Les courants
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sont donnés par les relations :![]()
... -
résultant de l’application de la tension alternative complexe
aux bornes d’un condensateur plan rempli de diélectrique contient deux composantes (en valeurs absolues) :
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Comportement diélectrique des polymères
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Hybrid parylene coating study. - HAC ref. no C-7746 / 2. Document Hughes Aircraft Co, août 1972.
-
(2) - HAVENS (M.R.) - Survey of low temperature of plasma polymerization and processing. - J. Vac. Sci. Technol. (USA), 13, no 2, p. 575-84 (1976).
-
(3) - GAZARD (M.), DUBOIS (J.C.) - Dielectric properties of plasma polymerized film of perfluorobutene-2. - 36th Annual Technical Conference of SPE Washington, avr. 1978.
-
(4) - Tenue au feu des matières plastiques. - Symposium GPCP Cie Française Édition (1977).
-
(5) - DUBOIS (J.C.) - Propriétés électriques des polymères et applications dans« initiation à la chimie et la physico‐chimie macromoléculaire ». - Vol. 9, GFP (1993).
-
(6) - KU (C.), LIEPENS (R.) - Electrical properties of polymers. - ...
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