Добірка наукової літератури з теми "Liquides diélectriques"

ResumeUne nacrite est intercalée par deux composés organiques polaires: le diméthylsulfoxide (DMSO) et le n-méthylacétamide (NMA). Les deux solvants ont des moments dipolaires très voisins (4 debyes) mais des constantes diélectriques différentes (49 pour le DMSO et 179 pour le NMA). L'intercalation du NMA est plus rapide que celle du DMSO. Les deux complexes homogènes obtenus sont étudiés par diffraction des rayons X, spectroscopie infrarouge et ATD. L'étude par spectroscopie IR a montré que la nacrite expansée par du DMSO se comporte comme la kaolinite expansée par le même solvant. Dans le cas de la nacrite intercalée par du NMA, trois nouvelles bandes d'absorption dues aux vibrations de valence des OH liés par pont hydrogène avec le groupement C=O et situées respectivement à 3500, 3543 et 3589 cm−1 apparaissent. La fréquence v(N-H) du NMA est intermédiaire entre celles du liquide et d'une solution diluée, indiquant une liaison par pont hydrogène probablement avec les oxygènes de la couche tétraédrique du silicate. La diffraction des rayons X sur des échantillons orientés nous a permis d'obtenir 13 réflexions 00l pour chaque complexe. Une étude quantitative, par transformée de Fourier monodimensionnelle dans la direction perpendiculaire au plan du feuillet, a permis de déterminer le nombre de molécules organiques intercalées (une molécule par Si2Al2O5(OH)4) et leur orientation dans l'espace interlamellaire. L'ATD a montré par ailleurs que le complexe Nac.DMSO est plus stable que le complexe Nac.NMA.

La premiere et majeure partie du travail est consacree a l'etude des proprietes dielectriques de cristaux liquides ferroelectriques de synthese recente et presentant la phase smectique torsadee par joints de grains (tgba). Deux familles de mesogenes sont etudiees ainsi que deux textures differentes de la phase tgba. Les modes dielectriques sont analyses de part et d'autre de la transition smectique sc#*-tgba. L'expose des resultats est precede d'une analyse des proprietes generales des cristaux liquides et d'une presentation des methodes experimentales mises en uvre. La derniere partie est une etude de faisabilite concernant l'utilisation des cristaux liquides dans le domaine des ondes hyperfrequences

Ce travail concerne l’étude des effets de la lumière sur les propriétés optiques, électro-optiques et diélectriques d’un cristal liquide pur de la famille azobenzène. Ces études ont été réalisées, en fonction de la température et de l’intensité de la lumière UV, en phase smectique C hélicoïdale (SmC*) qui est photo-ferroélectrique. Les études optiques ont montré que les modifications observées, sous irradiation UV, sont dues à la photo-isomérisation des molécules azobenzène. Le passage de la forme Trans à la forme Cis se traduit par des changements des propriétés physico-chimiques du composé et une diminution de la température de transition haute température SmC*-TGBA. Les études électro-optiques révèlent une forte diminution de la polarisation spontanée Ps et une baisse modérée de l’angle d’inclinaison q. La spectroscopie diélectrique montre que l’amplitude du mode de Goldstone augmente et sa fréquence de relaxation diminue sous irradiation lumineuse. L’exploitation des résultats montre que les évolutions photo-induites des amplitudes et fréquences de relaxation du mode Goldstone sont étroitement liées aux variations de Ps, de µ, de la viscosité rotationnelle °G et de la constante élastique de flexion K3. Dans la seconde partie de ce travail, nous avons quantifié les populations des deux isomères ainsi que les paramètres caractéristiques de leur dynamique sous irradiation à l’aide d’un modèle théorique. D’autre part nous avons montré que les variations des propriétés optiques, électro-optiques et diélectriques sont étroitement liées à la profondeur de pénétration de la lumière incidente dans la cellule. Ces comportements obéissent à une loi de type Beer-Lambert-Bouguer
This work concerns the study of the light effects on the optical, electro-optical and dielectric properties of a pure azobenzene liquid crystal. These studies were carried out, according to temperature and the UV light intensity, in the helicoidal SmC phase which is photo-ferroelectric.The optical studies show that the observed modifications, under UV irradiation, are due to the photo-isomerization of the azobenzene molecules. The transformation from the Trans to Cis form results in changes of the physico-chemical properties and a reduction of the SmC*-TGBA transition temperature Tc.The electro-optical studies reveal a strong decrease of the spontaneous polarization Ps and a moderate one of the tilt angle q. The dielectric spectroscopy studies show that the amplitude of the Goldstone mode increases and the relaxation frequency decreases under irradiation.We show that these variations of the dielectric strength and relaxation frequencies, under UV illumination, are related, at the same time, of the variations of Ps, q , rotational viscosity g G and elastic constant K3. Using a theoretical model, we determine in the second part of this work the populations of the Trans and Cis isomers as well as the characteristic dynamic parameters under irradiation. Finally we show that the variations of the optical, electro-optical and dielectric properties are closely related to the light penetration depth in the cell. Finally we show that the variations of the optical, electro-optical and dielectric properties are closely related to the light penetration depth in the cell. These behaviors obey to a Beer-Lambert law

Dans ce memoire, nous avons conduit une etude theorique sur des liquides dielectriques ayant trait a la relaxation dielectrique et a la birefringence. Cela nous a permis d'etablir les reponses electrooptiques du milieu moleculaire sous forme d'expressions analytiques non lineaires permettant de la caracteriser. Notre demarche a ete faite, dans un premier temps, a partir du modele de diffusion de rotation de smolukowski en tenant compte de differents types d'interactions, tels que ceux provenant de la presence de moments induit et permanent. Les resultats obtenus avec ces parametres, en polarisation electrique, sont originaux. Les recents travaux experimentaux de lotshaw dans le domaine de l'infra-rouge revelent que le probleme decrit par l'equation de smolukowski est un probleme pose par surdetermination due essentiellement aux erreurs et aux caracteres finis des mesures. Ainsi, dans le domaine des hautes frequences, l'inclusion du moment d'inertie comme parametre descriptif s'avere importante. Les equations qui rendent compte de ce fait sont les equations de fokker-planck-kramers et d'euler-langevin. Nous avons essaye de resoudre ces equations dans le cas de molecules a la fois polaires et anisotropiquement polarisables, soumises a l'action d'une contrainte electrique correspondant a un double champ alternatif. Le modele choisi est celui du rotateur plan qui permet d'apprecier, malgre sa simplicite, la methode mathematique et de degager des resultats physiques interessants

Les cristaux liquides sont connus pour leurs propriétés optiques et électriques particulières (biréfringence et commande par champ électrique). De nos jours, ils sont largement utilisés dans les dispositifs de visualisation. Ce travail concerne l'étude des propriétés électriques de cristaux liquides antiferroélectriques adaptés au développement d'afficheurs rapides et tri-stables. Deux composés d'une même série présentant la séquence de phases C-S* ca-S* cfii-S* cfi2-S* c-S*c∝-Sa-I ont été caractérises à l'aide de trois techniques développées au laboratoire : la spectroscopie diélectrique à larges gammes de fréquence et de température, les mesures de polarisation et de bruit basse fréquence. L'étude diélectrique permet de détecter les transitions de phases Sa-S*c∝ et S*c∝-S*c. Sans champ électrique continu, un mécanisme de relaxation lie à l'hélicite de la phase S*c∝ est observé. Ce mécanisme est fortement modifié par l'application d'un champ continu qui induit le déroulement de cette phase. Des comportements différents pour les deux composée sont mis en évidence en fonction de la température et de la tension continue. L'analyse des spectres diélectriques dans les phases S*ca et S*cf i montre l'existence de plusieurs mécanismes de relaxation. Leur origine est discutée à partir des modèles structuraux de ces phases considérant des cellules de base à deux, trois et quatre couches. Un bruit basse fréquence attribué à des fluctuations de la polarisation est mis en évidence dans les phases Sa, S*c∝ et S*c. La corrélation avec les pertes montre que les mesures diélectriques s'effectuent en régime linéaire et que ce bruit est d'origine thermique. Une étude théorique des propriétés diélectriques de la phase S*c∝ à l’aide d’un modèle phénoménologique discret est présentée. À partir de simulations, nous discutons les résultats expérimentaux et, en particulier, les comportements différents observés pour les deux composés
Liquid crystals present interesting optical and electrical properties (birefringence and electrical field control). At present, they are widely used in visualization displays. This work concerns electrical properties study of antiferroelectric liquid crystals which are promising materials for tristable displays with three technics developed in the laboratory : dielectric spectroscopy, polarization and low-frequency noise measurements. The dielectric study allows to detect the Sa- S*c∝ and S*c∝-S*c phases transitions. Without superimposition of a DC bias, one relaxation process connected with the helicity of the S*c∝ phase is observed. This process is strongly modified under bias which unwinds the helical structure of this phase. Different behaviors versus temperature and bias have been evidenced for the two compounds. The dielectric spectra in the S*ca and the S*cfi phases show the existence of several relaxation processes. These processes are discussed using theoretical models and considering units cells with two, three and four layers. Low-frequency noise has been evidenced in the Sa, S*c∝ and S*c phases. This noise is connected with polarization fluctuations. The correlation between noise soectral density and dielectric losses shows that dielectric measurements have been performed in linear conditions and that this noise is of thermal origin. A theoretical study of dielectric properties of the S*c∝ phase is presented using a discrete phenomenological model. Simulations have been used to discuss experimental results, particularly, the different behaviors observed for the two compounds

Réalisation d'un spectromètre de relaxation diélectrique, en grande partie automatisé fonctionnant de 10 Mhz à 1 Mhz, entre 350 et 77 k. Réalisation de programmes pour ajuster les profils de dispersion et d'absorption, les variations thermiques des temps de relaxation et de la permittivité statique. Etude de solutions d'une molécule moléculaire (carbonate de propène) dilué dans un solvant très faiblement polaire (toluène) : estimation du moment dipolaire du soluté de la température ambiante jusqu'à la transition vitreuse et caractérisation du solvant. Etude des variations thermiques de la viscosité de cisaillement, du temps de relaxation diélectrique et de la conduction ionique de liquides dipolaires à faible association moléculaire (carbonate de propène, phtalastes de diéthyle et de dibutyle) : bon accord avec la relation de Doolittle et le modèle de Cohen et Grest : les énergies d'activation de ces processus (origine commune dans la nature coopérative des mouvements moléculaires) sont quasi identiques jusqu'à t::(g)

La conduction electrique de l'argon et des hydrocarbures liquides a ete etudiee en geometrie pointe-plan en fonction de differents parametres, tels que le rayon de courbure et la pression hydrostatique. Une analyse spectrale de la lumiere emise a ete effectuee de 200 a 850 nm. Les resultats indiquent un regime d'emission de champ dominant pour des pointes tres fines seulement. Dans les autres cas, nous observons des impulsions de courant et de lumiere. Les caracteristiques de la decharge sont similaires a celles des gaz denses sans l'influence de la pression. Dans l'argon liquide, chaque impulsion de lumiere est correlee a une impulsion de courant. Le spectre d'emission est constitue d'un continuum de 400 a 850 nm et des raies 2s-4p. Ces resultats sont independants de la pression. La distribution en intensite du continuum semble correspondre a un spectre de recombinaison. Dans les hydrocarbures liquides, nous avons montre l'influence fondamentale de la mobilite electronique sur les phenomenes observes. La lumiere emise est plus faible que dans le cas de l'argon pour un courant electrique de meme niveau. Le rapport de la frequence des impulsions de lumiere sur la frequence des impulsions de courant est plus petite que 1. Le spectre est compose de bandes de swan indiquant la dissociation des molecules. Nos resultats demontrent l'existence d'electrons chauds en phase liquide

Les charges électriques présentes naturellement aux interfaces liquide/solide ou qui se développent dans les liquides de façon contrôlée ou non-désirée sont sources, d’une part, de nombreuses applications (micro-pompages, laboratoires sur puce, super-condensateurs…), et d’autre part de risques industriels (inflammations, explosions…). Ceci nécessite une quantification aussi précise que possible des valeurs et des répartitions de ces charges dans les milieux diélectriques liquides. Les techniques de mesure actuelles sont soit non-résolutives, les réponses mesurées sur l’ensemble de l’éprouvette permettant de déduire des informations sur les charges et les processus associés de manière indirecte (au travers de modèles), soit limitées en termes de sensibilité et/ou de résolution. Par exemple, le modèle de la double couche électrique, proposé par Stern en 1924 et complètement accepté par la communauté scientifique depuis, n’a encore jamais été confirmé expérimentalement, notamment en raison du manque de résolution et de sensibilité des méthodes existantes.Plusieurs techniques ont été développées depuis 1980 pour mesurer de façon directe et non-destructive les charges électriques dans les isolants solides. Parmi ces méthodes, celles basées sur l’application de stimuli thermiques de faible amplitude ont montré les meilleures sensibilités et les meilleures performances pour la mesure des charges près des interfaces. L’application de ces techniques aux liquides est une voie de recherche à explorer afin de répondre aux questionnements scientifiques et applicatifs évoqués. Ce travail étudie, aussi bien du point de vue théorique qu’expérimental, l’application du principe de l’onde thermique à la mesure de charges électriques dans les liquides isolants. La double couche électrique, qui s’établit au niveau des parois liquide/solide, est utilisée comme objet d’étude. Plusieurs liquides diélectriques sont concernés : cyclohexane à l’état liquide et solide, huile minérale pure et additivée et huile silicone.À travers des simulations numériques, les réponses électriques susceptibles d’être issus de l’application de stimuli thermiques de quelques degrés à des liquides isolants sont calculées, en considérant la couche diffuse présente à l’interface avec les parois. L’influence de différents paramètres de la double couche électrique sur les signaux simulés est étudiée. Les effets de la thermo-convection sont quantifiés en particulier et des critères permettant de les identifier dans les réponses électriques sont établis.Des résultats expérimentaux, obtenus avec une installation de mesure conçue et réalisée spécialement pour les liquides, montrent que les réponses issues de l’application d’onde thermique de faibles amplitudes à des liquides isolants sont bien mesurables. Leur analyse détaillée permet de conclure que ces réponses proviennent bien des charges de la double couche électrique. La contribution probable aux signaux mesurés non seulement de la couche diffuse, mais également de la couche compacte, est mise en évidence. Les résultats permettent de conclure que les méthodes à stimuli thermique sont applicables aux liquides diélectriques. La poursuite de leur développement devrait aboutir à des mises en œuvres expérimentales avec des résolutions et des sensibilités adaptées à l’étude des charges et des champs électriques aux interfaces et dans le volume de ces matériaux
The electrical charges naturally present at liquid/solid interfaces or which develop in liquids in a controlled or undesired way are at the origin both of numerous applications (micro-pumps, lab-on-a-chip, super-capacitors) and of industrial risks (inflammations, explosions). This requires the most precise possible quantification of the values and distributions of these charges in liquid dielectric media. The present measurement techniques are either non-resolutive, as the responses measured on the entire specimen allow to deduce information about the charges and the associated processes indirectly (through models), or limited in terms of sensitivity and resolution. For example, the electrical double layer model, proposed by Stern in 1924 and fully accepted by the scientific community since then, has not been confirmed experimentally yet, in particular due to the lack of resolution and sensitivity of the existing methods.Several techniques have been developed since 1980 to measure directly and non-destructively the electrical charges in solid insulators. Among these methods, those based on the application of low-amplitude thermal stimuli have shown high sensitivity and performance for the measurement of loads near interfaces. The application of these techniques to liquids is a research path to be explored in order to answer the above scientific and applicative questions. This work studies, both from theoretical and experimental points of view, the application of the thermal step principle to the measurement of electrical charges in insulating liquids. The electrical double layer, which sets up at the level of the liquid/solid walls, is used as object of the study. Several dielectric liquids are concerned: cyclohexane in liquid and solid state, pure and additive mineral oil and silicone oil.Through numerical simulations, electrical responses expected from the application of thermal stimuli of several degrees to insulating liquids are calculated, considering the diffuse layer present at the interface with the walls. The influence of different parameters of the electrical double layer on the simulated signals is studied. In particular, the effects of thermo-convection are quantified and criteria to identify them in the electrical responses are established.Experimental results, obtained with a measuring installation designed and built specifically for liquids, prove that the responses resulting from the application of low-amplitude thermal steps to insulating liquids are well measurable. Their detailed analysis leads to the conclusion that these responses are indeed due to charges from the electrical double layer. The probable contribution to the measured signals not only of the diffuse layer, but also of the compact layer, is highlighted. The results allow to conclude that thermal stimuli methods are applicable to dielectric liquids. Their further development should lead to experimental implementations with resolutions and sensitivities adapted to the study of electric charges and fields at the interfaces and in the volume of these materials

Ce travail porte sur la caractérisation diélectrique micro-onde des cristaux liquides et leur application en agilité en fréquence. A cet effet, des cellules de caractérisation en lignes plaquées et en guides d'onde rectangulaires ont été réalisées en configuration dipôle et quadripôle. Deux méthodes originales de détermination de la permittivité pour l'une, et de la pennittivité-perméabilité pour l'autre, sans calibrage de l'analyseur de réseaux vectoriel sont présentées. Elles ont permis de caractériser le tenseur permittivité complexe de trois cristaux liquides nématiques en bande Ka (26-40GHz). La seconde partie de ce travail est consacrée à la réalisation de dispositifs agiles en fréquence à base de cristaux liquides. Deux circuits déphaseurs originaux et une cavité de Pérot-Fabry agile ont été conçus et caractérisés. Les performances montrent les potentialités d'applications hyperfréquence des cristaux liquides en agilité en fréquence.

L'experience montre que tout liquide isolant soumis a une tension croissante est traverse par un courant qui croit rapidement jusqu'au claquage. La connaissance des mecanismes conduisant au claquage necessite une etude tres approfondie des phenomenes physiques qui le precedent. En effet, ces phenomenes sont d'une grande complexite, ils mettent en jeu aussi bien des processus electroniques dans un milieu dense et desordonne (injection et chauffage des electrons, ionisation, etc. ) que des processus thermodynamiques et hydrodynamiques (changement de phase, emission d'ondes de choc et formation de bulles, propagation d'un canal gazeux). C'est dans ce contexte que se situe notre travail avec un interet plus marque pour la comprehension des phenomenes hydrodynamiques. Nous presentons dans ce memoire une etude experimentale sur l'evolution des phenomenes hydrodynamiques (bulle, onde de choc) en fonction de la nature du liquide, de l'energie deposee suite a l'avalanche electronique (0,01-100nj), et de la pression hydrostatique appliquee dans un large domaine de pression (0,1-10mpa), etc. . Une analyse des rebonds successifs de la bulle et des mecanismes dissipatifs intervenant est egalement presentee. Tout d'abord, nous avons mis en evidence l'existence de la bulle bien au dela de la pression critique du liquide. Les phenomenes physiques observes dans nos experiences sont semblables (exception faite pour l'origine des electrons initiaux) a ceux decrits suite a un claquage optique et ils suivent la meme chronologie des evenements. Ce sont seulement les temps et les dimensions caracteristiques qui different suivant le mode de claquage. Ensuite, nos resultats experimentaux sur des liquides de viscosite croissante nous ont permis de mettre en evidence l'existence de deux regimes qui peuvent gouverner la dynamique de la bulle : le regime inertiel et le regime visqueux. Ce resultat est conforte par les resultats theoriques obtenus par integration numerique de l'equation de rayleigh-plesset.