Elaboration d'éléments de support dans des dispositifs thermoélectriques multicouches

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

rhéologie, transferts thermiques, matériaux poreux et porosité, coulage en bande, conductivité thermique

Mots-clés

Isolants thermiques - Thèses et écrits académiques,

Rhéologie - Thèses et écrits académiques,

Conductivité thermique - Thèses et écrits académiques,

Matériaux poreux - Thèses et écrits académiques

Ce travail fait partie d'un projet global de réalisation d'une pile thermoélectrique de hautes performances en technologie céramique, avec la mise au point d'un matériau semi-conducteur qui sera déposé sur un substrat diélectrique et isolant thermique élaboré par coulage en bande. C'est la réalisation de ce substrat qui en fait l'objet. Des considérations thermiques indiquent qu'une faible conductivité thermique est obtenue pour des matériaux de microstructure poreuse et dépourvus de phases cristallines. Deux matériaux ont été choisis comme support de l'étude : une argile constituée de minéraux en feuillets qui, par deshydroxylation autour de 600°C acquièrent une structure désordonnée et la diatomite, matériau constitué de silice amorphe dont les grains sont de nature poreuse. Fritté à 800°C, l'argile présente une conductivité thermique croissante de 0,21 W/m.K à température ambiante à 0,26W/m.K à 550°C. Des composites argile-silice pyrogénique et argile-zircon ont été élaborés dans le but de diminuer ces valeurs. Il ressort de cette étude que le zircon s'avère plus efficace, la conductivité thermique d'environ 0,19 W/m.K restant constante avec la température. La diatomite présente plusieurs avantages. Outre son fort pouvoir d'isolation (λ allant de 0,08 W/m.K à 20°C à 0,16 W/m.K à 550°C), elle permet d'obtenir dans certaines conditions d'élaboration, une fine couche dense à la surface de la bande, nécessaire pour éviter la pénétration du semi-conducteur à travers les pores ouverts au sein du substrat et faciliter le dépôt.