Mesures thermiques - Caractérisation thermophysique

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Les méthodes de mesures

La plupart des méthodes de caractérisation thermophysique que nous utilisons reposent sur l'utilisation de sondes à chocs. Elles permettent de créer une excitation thermique du matériau, la réponse à cette excitation étant dépendante de ces propriétés thermiques.

 

Hot-disk

Le Hot Disk est un analyseur de propriétés thermophysiques développé par une société suédoise qui utilise la technique brevetée de la source plane transitoire. Une sonde constituée d'une double spirale de nickel sur un support isolant en kapton ou en mica (selon la température de mesure) est positionnée entre deux échantillons du matériau à caractériser.

Le Hot Disk mesure la conductivité et la diffusivité thermique et permet d'estimer la chaleur spécifique.

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Fil chaud

 

La méthode du fil chaud permet d'estimer la conductivité thermique d'un matériau à partir de l'évolution de la température mesurée par un thermocouple placé à proximité d'un fil résistif. La sonde, constituée du fil résistif et du thermocouple dans un support isolant en kapton, est positionnée entre deux échantillons du matériau à caractériser.

methode de mesure thermique



 


Sonde fil chaud

Nous avons développé notre propre appareil méthode fil chaud que nous avons bâptisé FP2C .

FP2C conductivimètre a fil chaud développé par Neotim, entreprise experte en mesures thermiques

 

 

 

Illustration du FP2C (photo non contractuelle)

 

 

 

 


Fluxmètres

 

La méthode fluxmètrique consiste à produire un gradient de température suivant l'épaisseur de l'échantillon à caractériser et d'en mesurer le flux de chaleur qui le traverse.


Nous avons développé notre propre appareil méthode fluxmétrique que nous avons bâptisé CTMF .

 

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Illustration du CTMF (Photo non contractuelle)


 

Méthode flash

 

Le principe de la méthode flash repose sur l'analyse en régime transitoire de la température de la face arrière d'un échantillon cylindrique, initialement isotherme, soumis à une impulsion photothermique sur sa face avant. Cette perturbation thermique est réalisé par un flash.
La durée de l'impulsion est de l'ordre de la milliseconde. L'élévation de température est mesurée sur le face arrière à l'aide d'un thermocouple à contact séparé. Un modèle mathématique permet alors de calculer la diffusivité thermique de l'échantillon.

 

methode flash

 

- Diffusivité thermique de 0,01 à 100 mm2.s-1
- Température de mesure de 20 à 200 °C.
- Échantillons cylindriques de diamètre 35mm, épaisseur en fonction des propriétés thermophysiques.

 

 

 

Calorimétrie

 

L'analyse calorimétrique permet notamment de mesurer la chaleur spécifique de matériau. Deux appareils de la gamme SETARAM sont utilisés au laboratoire :


TG-DSC 111 : Le TG-DSC 111 réalise la mesure simultanée DSC (variation de flux thermique) et ATG (variation de masse) sur le même échantillon. Le capteur du DSC 111 est composé de deux thermopiles montées en opposition dans la partie médiane de deux tubes en matériau réfractaire. L'ensemble est disposé dans un bloc métallique chauffant. Le creuset est totalement enveloppé par la thermopile, ce qui assure une mesure de la totalité des échanges de chaleur. Mesures jusqu'à 800°C.


Calorimètre Calvet C80 : les calorimètres Calvet sont des appareils différentiels. Deux thermopiles entourent respectivement une cellule de mesure dans laquelle est placé l'échantillon à étudier et une cellule de référence contenant un produit inerte thermiquement. L'analyse différentielle permet d'éliminer tous les phénomènes thermiques parasites qui ne sont pas liés à la réaction à étudier et ainsi d'obtenir une sensibilité très élevée. Utilisable en version isotherme ou programmée entre la température ambiante et 300°C, le C80 peut détecter des phénomènes thermiques de très faible puissance.