Mise en forme de composites nanotubes de carbone/alumine et modélisation de leur conductivité thermique

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

matériaux céramiques, modèles et modélisation, nanomatériaux, alumine, suspensions (chimie), matériaux composites, conductivité thermique

Mots-clés

Nanotubes - Thèses et écrits académiques,

Composites - Thèses et écrits académiques,

AlumineAlumine -- Thèses et écrits académiques,

électronique de puissance - Thèses et écrits académiques

En conjuguant l'importante conductivité thermique longitudinale des NanoTubes de Carbone (NTC) et leur très grand facteur de forme, nous avons travaillé à la réalisation de composites alumine/NTCs à haute conductivité thermique, pour un faible taux de NTC. De tels composites pourraient alors être utilisés dans la fabrication de drains thermiques pour l'électronique de puissance, qui seraient alors directement ajouter au substrat céramique en alumine. Le seuil de percolation atteint pour une faible fraction volumique de NTC, devrait en effet permettre à ces composites de conserver un coefficient d'expansion thermique proche de celui de l'alumine, afin de ne pas dégrader le contact entre le drain thermique et le substrat en alumine. Des recherches sur les formulations de suspensions alumine/NTC ont été menées et ont conduit, après mise en forme et frittage, à des composites à peu près homogènes. En comparaison avec de l'alumine corindon pure, nous avons mesuré une amélioration nette de la conductivité électrique de ces composites en fonction de la fraction volumique de NTC introduite. Toutefois, la conductivité thermique mesurée des composites NTC/alumine décroît quant à elle, lorsque la fraction volumique en NTC augmente. L'élaboration d'un modèle numérique basé sur un modèle analytique simple, a permis de prédire quantitativement cette chute de conductivité thermique, en prenant en compte les résistances thermiques de contact présentes aux interfaces NTC/NTC et NTC/alumine.