Les matériaux composites ayant une phase de matrice polymère dans lequel les particules de céramique (charge) à haute permittivité sont dispersés ont les avantages de ces deux matériaux et peuvent être un excellent choix pour des dispositifs diélectriques. Par exemple, la taille des particules céramiques, la fraction volumique ainsi que la manière dont ces particules sont dispersées dans la matrice déterminent les performances du dispositif. Les céramiques communes dans le domaine diélectrique comportent une permittivité de 2000. Le CaCu₃Ti₄O₁₂ (CCTO) est un oxyde mixte, présentant une constante diélectrique extraordinaire de 60000 et est habituellement synthétisé en mélangeant les oxydes simples, suivit d'un frittage à 950°C [1]. Le broyage à haute énergie (« High-Energy Ball Milling » ou HEBM) est une technique appropriée pour synthétiser le CCTO dans différentes tailles de particules. Dans ce travail, les paramètres ont un D50 d’environ 60 μm, 15 μm et 1.6 μm. La combinaison du broyage à haute et à basse énergie a été utilisée pour ajuster la taille des particules à 2,5 μm, 1,4 μm et 950 nm, et pour augmenter la surface spécifique des solides à 18 m²/g. L'évolution de la structure et de la composition chimique des matériaux, a été mesurée par XRD et XRF. Leur surface spécifique (modèle BET) ainsi que la distribution de taille des particules ont été mesurées. Les poudres synthétisées de CCTO ont été dispersées dans une matrice de résine d’époxy DER 332. Un composite à deux phases (CCTO-époxy) a été fabriqué et il a démontré une amélioration de la permittivité diélectrique. Les propriétés diélectriques des composites ont été mesurées par BDS (spectromètre diélectrique à large bande). La résistance à la rupture a également été mesurée. Il a été démontré que la permittivité du composite CCTO-époxy augmente en réduisant la taille des particules de charges CCTO. / Composite materials with a polymer matrix phase, in which high-permittivity ceramic particles are dispersed as the filler phase, take advantage of both materials and provide an excellent choice for dielectric devices. In addition to the intrinsic properties of matrix and filler phases, the process parameters may greatly affect the overall dielectric properties of the composite. For instance, the ceramic particles size and volume fraction and the way these particles are dispersed in the matrix determine, to a great extent, the device performance.The common ceramics in dielectric field comprise a permittivity of 2000. However, CaCu3Ti4O12 (CCTO) is a mixed oxide, exhibiting a wonderful dielectric constant of 60000 [1]. This compound is typically synthesized by mixing the simple oxides, followed by sintering at temperatures as high as 950 °C. High-Energy Ball Milling (HEBM) is a suitable technique to synthesize CCTO in different particle sizes. In this work, the synthesis parameters were optimized, aiming to synthesizing single-phase CaCu₃Ti₄O₁₂ powders, having a D50 around 60 μm, 1.6 μm and 15 μm. A combination of High- and Low-energy milling was used to adjust the particle size to 2.5 μm, 1.4 μm and 950 nm, and to increase the specific surface area of the fillers to 18 m²/g. The structural evolution and the chemical composition of the materials were measured by XRD and XRF, as well as their specific surface area (BET) and particle size distribution. The synthesized CCTO powders were dispersed in an epoxy resin DER 332 matrix, using heating plate and ultrasonication. A two phases composite (CCTO/epoxy) was fabricated and showed an improved dielectric permittivity. The dielectric properties of composites were reported, as measured by BDS (broadband dielectric spectrometer) and breakdown strength tester. It was shown that the permittivity of the CCTO-epoxy composite increases by reducing the particle size of CCTO fillers.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/30383 |
| Date | 18 July 2018 |
| Creators | Yaghoobi, Mohammad |
| Contributors | Darvishi Alamdari, Houshang, Mashreghi, Javad |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | mémoire de maîtrise, COAR1_1::Texte::Thèse::Mémoire de maîtrise |
| Format | 1 ressource en ligne (xi, 96 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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