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RÉSUMÉ
Les caractéristiques essentielles qui font des polymères des diélectriques très particuliers et bien adaptés à certaines applications sont présentées dans cet article. L’influence de la composition chimique et de la structure physique de ces matériaux macromoléculaires sur ces propriétés diélectriques est détaillée, et elle illustre le potentiel des polymères à concevoir des réponses optimisées à des besoins spécifiques. Des exemples des principales applications où les polymères sont incontournables sont donnés à la fin de l’article.
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-
Jean-Marc BUREAU : Responsable Matériaux et Procédés - COBHAM MICROWAVE, Villebon-sur-Yvette, France
INTRODUCTION
Les matériaux diélectriques traditionnels ont longtemps été des substances isolantes minérales (silice, alumine, …) mais les polymères organiques sont de plus en plus utilisés du fait de leurs possibilités de mise en œuvre (films, laminés, moulages…), de leur flexibilité, de leur faible densité et de la grande variété de compositions leur permettant de s’adapter à des besoins spécifiques. Les principales applications sont les films pour condensateurs, les isolants de câbles et de connecteurs, les supports et substrats pour les circuits imprimés d’interconnexion et les antennes, ainsi que les matériaux d’encapsulation des composants électroniques.
Cet article a pour but de présenter les avantages et les limitations des matériaux diélectriques polymères et les différentes stratégies permettant de les optimiser pour ces applications spécifiques.
Cet article présente quelques éléments théoriques des propriétés diélectriques des matériaux (permittivité et facteur de pertes) et détaille les phénomènes de polarisation propres aux matériaux macromoléculaires. Il montre le rôle de leur structure physico-chimique sur ces propriétés, ainsi que l’influence de la fréquence et de la température sur leur variation. Les autres paramètres importants pour les applications électriques et électroniques (résistivité, rigidité diélectrique, stabilité environnementale) sont également traités.
Les principales applications sont enfin présentées, avec les polymères diélectriques les plus utilisés pour chacune d’entre elles.
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MOTS-CLÉS
applications Définitions Relation structure/propriétés électronique Electrotechnique matériaux Diélectriques
VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 1980 par Jean-Claude DUBOIS
- Version archivée 2 de déc. 1989 par Jean-Claude DUBOIS, Jean-Marc BUREAU
- Version archivée 3 de nov. 1998 par Jean-Claude DUBOIS
DOI (Digital Object Identifier)
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Permittivité et indice de pertes
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8. Glossaire
Condensateur : composant électronique élémentaire, constitué de deux armatures conductrices (ou « électrodes ») séparées par un isolant polarisable (ou « diélectrique »). Sa propriété principale est de pouvoir stocker des charges électriques opposées sur ses armatures.
Dipôle (électrostatique) : couple de deux charges de signe opposé distantes d’une longueur non nulle quelconque. Un dipôle peut être permanent, par exemple une molécule polaire, ou bien induit, par exemple un nuage électronique qui se déforme sous l’action d’un champ extérieur
Polymère : substance composée de macromolécules, elles-mêmes constituées de la répétition de nombreuses sous-unités (ou monomères). La structure moléculaire des polymères peut être soit amorphe (non organisée), soit cristalline (organisée, dans laquelle les chaînes sont alignées).
Viscoélastique : comportement intermédiaire entre celui d’un solide élastique idéal (symbolisé par un ressort) et celui d’un liquide visqueux (symbolisé par un amortisseur). L’élasticité d’un matériau traduit sa capacité à conserver et restituer de l’énergie après déformation. La viscosité d’un matériau traduit sa capacité à dissiper de l’énergie.
Réticulation (en chimie des polymères) : formation d’un ou de plusieurs réseaux tridimensionnels, par voie chimique ou physique par création de liaisons entre les chaînes macromoléculaires.
Plastifiant : une molécule ajoutée aux formulations de différents types de matériaux pour les rendre plus flexibles, plus résistants, plus résilients ou plus faciles à manipuler.
Charge : substance ajoutée à un polymère de base permettant d’améliorer les propriétés mécaniques, électriques ou thermiques, l’aspect de surface ou de réduire le prix de revient du matériau.
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COLE (R. R.), COLE (K. S.) - Dispersion and absorption in dielectrics I. Alternating current characteristics, - J Chem Phys, 9, 341 (1941).
-
(2) - DAVIDSON (D. W.), COLE (R. H.) - Dielectric relaxation of glycerine, - J. Chem Phys., 18, 1417 (1950).
-
(3) - WILLIAMS (G.), WATT (D. C.) - Non-symmetrical dielectric relaxation behaviour arising from a simple empirical decay function, - Trans Faraday Soc 66, 80 (1970).
-
(4) - NAVRILIAK (S.), HAVRILIAK (S. J.) - Dielectric and mechanical relaxation in materials – Analysis, interpretation and application to polymers, - Munich, Hanser (1997).
-
(5) - LUKICHEV (A. A.) - Graphical method for the Debye-like relaxation spectra analysis, - Journal of Non-Crystalline Solids, 358 447–453 (2012).
-
(6) - ISHADA (Y.) - Colloid...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Magazine et Newsletter spécialisés https://www.plusplasticelectronics.com/
HAUT DE PAGE
IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena http://www.ieee.org
HAUT DE PAGE
Standard Test Method for Relative Permittivity (Dielectric Constant) and Dissipation Factor of Polymer-Based Microwave Circuit Substrates http://www.astm.org/Standards/D3380.htm
Standard Test Methods for Polymeric Films Used for Electrical Insulation http://www.astm.org/Standards/D2305.htm
HAUT DE PAGEConstructeurs – Fournisseurs...
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