Mesure de :
| Sous diverses ambiances :
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Les méthodes de mesure :
Nous réalisons également des porte-échantillons spécifiques adaptés aux hautes températures ou aux mesures sur des matériaux en changement de phase.
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Mesures sur tout type de matériaux :
solides, liquides, pâteux, aérogels, ...
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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.
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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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. Le CTmètre, développé au CSTB, utilise cette méthode.
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| CTmètre | Fil chaud |
Nous avons développé notre propre appareil méthode fil chaud que nous avons bâptisé FP2C.
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| Illustration du FP2C (Photo non contractuelle) |
La méthode du ruban chaud est particulièrement adaptée pour la caractérisation thermique des matériaux isolants. La sonde, parfaitement symétrique, est constituée de deux résistances chauffantes rectangulaires accolées l'une à l'autre, entre lesquelles un thermocouple de type K mesure les variations de température. Le thermocouple permet de mesurer l'élévation de température au centre de la sonde chauffante. A partir du thermogramme obtenu, associé à un modèle mathématique, la conductivité thermique (conductivité < 1 W/m/K) ainsi que la chaleur volumique peuvent être calculées.
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.
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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.