Academic literature on the topic 'Permittivité diélectrique complexe'

Dans de nombreuses applications, la connaissance precise de la permitiivite dielectrique et de sa variation en fonction de la temperature se montrent indispensables. Le travail presente consiste a mettre en oeuvre une methode de reconstitution du profil des materiaux dielectriques a pertes. Cette nouvelle procedure de reconstitution repose sur la mesure du champ diffracte par le materiau a caracteriser et le comparer avec celui d'un modele theorique en minimisant l'ecart quadratique moyen issu de cette differentiation. La mise au point de cette methode de caracterisation, nous a permis de determiner avec precision la permittivite complexe d'un echantillon de plastissol au cours de sa polymerisation.

Au niveau industriel, les capteurs électriques de mesure de la teneur en eau dans les solides sont généralement mono fréquentiel. La fréquence de fonctionnement est choisie arbitrairement. Par contre, la sensibilité de la teneur en eau dépend du type de matériau et des liaisons d’eau existantes. D’une part, la fréquence de relaxation diélectrique de l’eau à l’état liquide est située dans la bande des Micro-ondes. D’autre part, la fréquence de relaxation diélectrique de l’eau liée dépend du matériau mais elle est dans la bande des Radiofréquences. En se basant sur cette hypothèse, le but de cette thèse consiste à analyser la sensibilité fréquentielle vis-à-vis les liaisons d’eau dans les solides en utilisant comme un paramètre intermédiaire la permittivité diélectrique complexe. La première partie du travail a eu pour objectif de valider deux cellules de mesure de type capacitive et coaxiale développées au CETIAT pour mesurer les caractéristiques diélectriques. Les deux cellules de mesure ont été validées pour mesurer la permittivité diélectrique complexe des liquides, solides et des produits humides dans la bande [1 MHz – 2 GHz] et une comparaison avec l’outil EpsiMu® développé par l’Institut Fresnel a été réalisée.En deuxième phase, nous étudions expérimentalement des matériaux humides en couplant la caractérisation électromagnétique avec la méthode thermo-coulométrique qui permet de mesurer et de distinguer sélectivement les liaisons d’eau existante dans un solide.À l’issue de cette phase, une étude paramétrique sur les spectres diélectriques complexes a été réalisée pour identifier des sensibilités par rapport aux fractions d’eau existantes<br>This thesis is part of a European research project called METfnet (Metrology for Moisture in Solids).In industry, the electrical sensors for measuring the water content in the solids are generally mono-frequency and the operating frequency is chosen arbitrarily.The sensitivity to the water content depends on the type of material and the existing water bounds. On the one hand, the dielectric relaxation frequency of water in the liquid state is located in the microwave band. On the other hand, the dielectric relaxation frequency of the bound water depends on the material, but it is known that it’s situated in the radio frequency band.Based on this hypothesis, the aim of this thesis is to analyze the frequency sensitivity with respect to water bonds in solids by using as an intermediate parameter the complex dielectric permittivity.In the first phase of the work, we validate metrologically two instruments: capacitive and coaxial, both of them are developed at CETIAT for measuring the dielectric constant. The two measuring cells were validated to measure the complex dielectric permittivity of liquids, solids and wet products in the [1 MHz - 2 GHz] band and a comparison with the EpsiMu® tool developed by the Fresnel Institute was carried out. In the second phase, we experimentally study wet materials by coupling electromagnetic characterization with the thermo-coulometric method, which selectively measures and distinguishes existing water bounding forms in a solid.At the end of this phase, a parametric study on the complex dielectric spectrum was carried out to lead to the identification of sensitivities with respect to the existing water fractions

Differentes techniques de determination de la permittivite dielectrique de materiaux, inhomogenes ou non, ont ete developpees. Un procede de mesure en guide a ete etudie, reposant sur la detection, dans sa section transversale, du champ electrique se propageant dans un guide d'onde. Deux methodes de reconstitution du profil, associees a ce systeme de mesure, ont ete decrites, l'une utilisant la resolution de l'equation de hill, l'autre etant issue de l'analyse directe de l'equation de propagation. Une methode de mesure ponctuelle des permittivites dielectriques a egalement ete etudiee, a partir de la perturbation du champ electromagnetique a l'extremite d'un resonateur coaxial, sur l'ouverture duquel est applique le materiau dielectrique a caracteriser. Ce resonateur est relie a un oscillateur dont la frequence, et eventuellement l'amplitude, varient en fonction des proprietes de l'echantillon presente. Ce systeme, controle par un micro-ordinateur, utilise une banque d'echantillons pour assurer l'etalonnage. Son domaine de validite est reserve a l'etude de materiaux homogenes ou a profil lentement variable

Une methode non destructive pour la determination de la constante dielectrique complexe de materiaux utilisant une ligne de transmission resonnante est presentee dans ce memoire. Cette methode repose sur la perturbation du champ electromagnetique de la ligne de transmission par le materiau inconnu. La mesure de constantes dielectriques est effectuee a l'aide d'un oscillateur (ou un vco) a transistor, comportant un resonateur coaxial (ou microbande) ouvert. Cette sonde active est reliee a un micro-ordinateur de type p. C. Par l'intermediaire d'une carte specifique a cette application. Cette sonde permet, a partir de la mesure de la frequence et de l'amplitude d'oscillation, de determiner la permittivite dielectrique complexe des materiaux etudies. La carte, realisee a cet effet, est composee d'un frequencemetre et d'un voltmetre numeriques. Le controle total du dispositif et l'exploitation des donnees sont assures par le calculateur a travers la sortie parallele (centronics). L'ensemble, ainsi forme, peut etre considere comme un capteur de permittivites complexes. Le systeme repose sur un etalonnage a partir d'une banque d'echantillons de reference. La constante dielectrique complexe inconnue est obtenue par approximation (moindres carres). Le dispositif permet l'extraction du signal doppler lie a des materiaux dielectriques variables dans le temps. Il convient aussi pour le controle et le suivi de materiaux en cours de fabrication (polymerisation, reaction chimique etc. . . ). Aucun usinage complexe du materiau n'est necessaire; la seule contrainte est que l'echantillon doit presenter un plan avec un bon etat de surface

Certains matériaux tels que les verres ou les polymères cristaux liquides présentent des mécanismes de relaxation diélectrique en très basse fréquence. Nous avons donc développé un dispositif de mesure, permettant la détermination de la permittivité complexe ε* ou de la fonction réponse Φp(t), fonctionnant dans cette gamme (10−3 Hz-1 kHz). En particulier, une méthode temporelle originale utilisant la réponse à une rampe de tension est décrite. Ce dispositif est ensuite utilisé pour caractériser un verre d'orientation constitué d'un mélange de cyano- et de chloro-adamantane. Le ralentissement de la dynamique moléculaire au voisinage de la transition vitreuse ainsi que le comportement en e−(t/τ)β de la fonction réponse sont mis en évidence. L'utilisation des polymères conducteurs dans le domaine de l'électronique nécessite une bonne connaissance des phénomènes de transport de charge dans ces matériaux désordonnés. Nous présentons donc une étude à larges gammes de fréquences (10−3 Hz-1 GHz) et de températures (−190 à 25°C) de la conductivité de dérivés du carbazole présentant des longueurs de chaînes différentes. Les conductivités, tant statique que dynamique, sont très différentes et sont discutées sur la base de modèles théoriques existants. Les propriétés semi-conductrices de ces matériaux permettent d'envisager la réalisation de composants électroniques «moléculaires». Nous montrons que des films minces de poly(N-alkylcarbazole) peuvent être obtenus par évaporation sous vide d'oligomères ou par dépôt en solution du polymère dopé. Ces films ont été utilisés comme couche active de transistors MISFET afin de montrer la faisabilité de tels composants. Des effets de commande du courant dans le canal par la tension grille ont été observés

Des mesures de transport de courant realisees sur des cokes d'anthracene ont montre qu'il apparait une conductivite de polarisation lorsque les echantillons sont soumis a une tension alternative variable. Cette loi d'evolution en #s a permis de rapprocher le concept d'etats localises utilise pour interpreter le comportement des cokes d'anthracene de la notion d'unites structurales de base (u. S. B. ). Des lors, l'energie potentielle des sites localises pouvait etre reliee au degre d'aromaticite des u. S. B. , donc a leur proche environnement. L'interpretation du comportement de la permittivite reelle en fonction de la frequence et de la temperature nous a suggere de determiner simplement la fraction du volume total occupe par les u. S. B. L'evolution des charbons au cours de la pyrolyse donne lieu a une transformation entre 400 et 500c lorsque les resines sont eliminees. L'evolution des cokes dont les temperatures de traitement sont comprises entre 550c et 800c fait apparaitre une pseudo-transition isolant-semi conducteur qui modifie profondement la conductivite des materiaux. L'utilisation d'un modele faisant correspondre l'existence de sites localises dans les charbons a la presence d'usb permet donc de rendre compte d'une part du comportement des phenomenes de polarisation dans ces materiaux et d'autre part, de l'evolution de ces composes durant des pyrolyses a des temperatures superieures a 650c. Cette representation est le reflet coherent a l'echelle microscopique des processus observes au niveau macroscopique

Ce travail porte sur la conception et la prédiction des caractéristiques diélectriques de matériaux composites modèles à deux et trois phases, par la modélisation et la validation expérimentale. La modélisation des matériaux est effectuée dans le code de calculs Phi3d selon l'algorithme de résolution de l'équation de Laplace par la méthode des équations intégrales de frontière (MEIF). La permittivité effective complexe des matériaux composites est étudiée en fonction de la fréquence dans la gamme 50 Hz - 1 MHz , dans l'approximation quasi statique, et en fonction de la concentration des inclusions et de leurs formes. La validation expérimentale est menée sur des échantillons de matériaux élaborés en laboratoire. Les composites étudiés sont les matériaux à deux et à trois constituants, et des matériaux avec des inclusions enrobées. Des échantillons à base de résine époxyde et contenant des inclusions de différentes natures sont analysés. Il s'agit plus particulièrement de micro billes de verre pleines et de micro billes de verre creuses (ce type d'inclusions a permis de vérifier la validité de la méthode numérique par rapport aux lois analytiques) et du titanate de baryum dans quel cas les simulations ont permis de prédire la forme des particules de cette poudre.<br />Des échantillons avec des fibres de verre découpés sur un corps d'isolateur composite en polymères sont également étudiés. Dans ce cas, le taux de l'humidité absorbée par ces échantillons dans le processus de cuisson dans l'eau, a été déterminé par la modélisation. Enfin, l'étude de la grêle fondante dans l'air a permis de montrer que le coefficient d'atténuation déterminé par les simulations est en parfait accord avec celui prédit par les lois analytiques.

Les complexes à transition de spin présentent un phénomène de bistabilité moléculaire entre deux états de spin (états bas-spin et haut-spin) énergétiquement proches. Ils suscitent un grand intérêt pour de nombreuses applications possibles dans les domaines de l'électronique et de l'optique. Les méthodes basées sur la théorie de la fonctionnelle densité (DFT) ont montré leur efficacité dans le calcul des structures moléculaires, le calcul des fréquences des modes de vibration et des déplacements fréquentiels dus à une substitution isotopique ainsi que la possibilité d'attribuer tous les modes de vibration, le calcul des propriétés thermodynamiques. . . Comme le présentent nos études sur les complexes à transition de spin [Fe(phen)2(NCS)2], Fe[5-NO2-sal-N(1,4,7,10)], [Fe(L)(CN)2]. H2O, [Fe(TRIM)2]2+, [Fe(bpp)2]2+ et [Fe(PM-BiA)2(NCS)2]. En outre, nos calculs DFT démontrent leur potentiel dans la prédiction de propriétés structurales particulières pour des complexes de taille importante telles que l'existence de conformères pour le complexe Fe[5-NO2-sal-N(1,4,7,10)] ou l'existence d'un changement de coordinence (6 - 7) avec le changement d'état de spin pour le complexe [Fe(L)(CN)2]. H2O, confirmant ainsi des suggestions ou des résultats expérimentaux. Enfin, nous avons déterminé les propriétés électroniques microscopiques à l'aide de méthodes DFT grâce aux calculs de tenseurs de polarisabilité. Ces calculs nous ont permis de mettre en évidence et de confirmer l'origine microscopique des propriétés diélectriques mesurées accompagnant la transition de spin, et de comprendre les comportements atypiques de la variation thermique de la permittivité diélectrique de certains matériaux à transition de spin<br>The spin-crossover complexes exhibit a phenomenon of molecular bistability between two spin states (low-spin and high-spin states) energetically very close. They are of great interest for many potential applications in the fields of electronics and optics. The methods based on density functional theory (DFT) have proved to be efficient in the calculation of molecular structures, the calculation of vibrational frequencies modes, frequency shifts due to isotopic substitutions and the ability to assign all vibrational modes, the calculation of thermodynamic properties. . . As presented by our studies on the [Fe(phen)2(NCS)2], Fe[5-NO2-sal-N(1,4,7,10)], [Fe(L)(CN)2]. H2O, [Fe(TRIM)2]2+, [Fe(bpp)2]2+ and [Fe(PM-BiA)2(NCS)2] spin crossover complexes. Furthermore, our DFT calculations results demonstrate their potential in specific structural properties prediction for large size complexes such as the existence of conformers for the Fe[5-NO2-sal-N(1,4,7,10)] complex or the existence of a coordination number (6 - 7) change with the spin states change for the [Fe(L)(CN)2]. H2O complex, confirming suggestions or experimental results. Finally, we determined the microscopic electrical properties using DFT methods with the calculations of polarizability tensors. These calculations allowed us to identify and confirm the microscopic origin of the measured dielectric properties accompanying the spin transition, and understand the atypical behaviour of the dielectric permittivity thermal variation of some spin-crossover compounds

Ce manuscrit se focalise sur l’effet de divers matériaux composites sur les différentes problématiques de compatibilité électromagnétique dans un véhicule automobile. Les modèles surfaciques des matériaux diélectriques sont validés en confrontant des résultats de mesures et de simulation de leurs permittivités. Ceux des matériaux conducteurs le sont en confrontant le modèle d’impédance de surface à un modèle filaire et en effectuant des mesures des simulations de paramètres S sur une structure majoritairement constituée par un matériau de ce type. Dans les deux cas, la technique de modélisation donne de bons résultats. L’évaluation de l’effet de ces matériaux sur les problématiques de CEM au niveau d’un véhicule est faite sur un démonstrateur qui intègre les équipements et les faisceaux embarqués dans un véhicule en les représentants par des monopôles et des fils conducteurs. L’évaluation des effets des différents matériaux composites sur les problématiques CEM est faite par mesure et simulation des couplages électromagnétiques à l’intérieur du démonstrateur et entre le démonstrateur et une antenne test. L’analyse des couplages électromagnétiques confirme que le modèle d’impédance de surface reproduit assez bien les comportements des matériaux composites étudiés. Concernant l’effet des matériaux composites sur les problématiques CEM au niveau d’un véhicule, cette étude mène à deux résultats majeurs du point de vue de la compatibilité électromagnétique. Le premier concerne l’usage des matériaux diélectriques qui augmente globalement la plupart des couplages mesurés de 5 dB à 30 dB. Le second porte sur le matériau conducteur étudié qui n’a quasiment aucun effet sur les différents couplages analysés en comparaison de la structure en acier<br>The main concern of this thesis is the characterization of the impacts of some composite materials on the main electromagnetic compatibility issues in a vehicle. The surface models of the dielectric materials are validated by confronting their simulated and measured permittivity. The surface model of the studied conductive material is validated by confronting it to a wire model and by measuring and simulating the S parameters on a structure constituted by such a material. It appears in both cases of dielectric and conductive composite materials that the surface impedance modeling technique gives a good description of the materials. The analysis of the effects of these materials on the EMC issues within a vehicle is done by use of a demonstrator representing the car body. The different equipment and harnesses embedded in a vehicle are represented in the demonstrator by some wires and monopoles. The evaluation of the impact of the composite materials on the EMC issues is done by measuring and simulating the different couplings within the demonstrator and between the demonstrator and a test antenna. The analysis of the different couplings confirms that the surface impedance material modeling approach describes well the materials under test. Concerning the impact of the composite materials on the EMC issues at a vehicle level, this analysis fulfills two main results. The first one concerns the dielectric materials. Indeed the use of these materials increases the different coupling by a value varying between at least 5 dB to 30 dB. The second conclusion concerns the use of conductive composite materials. It appears that they have no effect on the different couplings in comparison to the full steel structure