Les mesures électriques des fibres de carbone ouvrent la voie aux technologies de protection contre la foudre


Les mesures électriques des fibres de carbone ouvrent la voie aux technologies de protection contre la foudre

Le disque en fibre de carbone du circuit microélectrique est connecté électriquement aux électrodes en or/chrome avec des électrodes en platine/carbone. Crédit photo : Satoshi Matsuo et Nancy R. Sottos

structures composites polymères renforcées de fibres de carbone jouent un rôle de plus en plus important dans l’aérospatiale, les infrastructures, la production d’électricité et les transports. Cependant, le comportement électrique d’un composite est difficile à mesurer ou à prévoir en raison de la conductivité électrique des fibres de carbone et de la microstructure hiérarchique complexe du composite.

Dans Journal de appliquée, des chercheurs de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign rapportent la première mesure directe de la résistance électrique transversale d’une seule fibre de carbone. Pour cette mesure exigeante, les chercheurs ont combiné une préparation précise des échantillons avec une technique appelée méthode van der Pauw.

« Nos expériences confirment que les propriétés électriques mesurées à travers une fibre de carbone ne sont pas les mêmes que les propriétés mesurées le long de la fibre », a déclaré la co-auteure Nancy Sottos.

Dans la fabrication des fibres de carbone, les fortes liaisons covalentes carbone-carbone sont alignées dans la direction longitudinale parallèle à l’axe de la fibre. Seules de faibles liaisons de van der Waals existent entre les plans dans la direction transversale, ce qui conduit à des propriétés dépendantes de la direction.

Les chercheurs ont utilisé une technique connue sous le nom de méthode de Van der Pauw pour mesurer avec précision la résistivité transversale d’une fibre de carbone. Les de résistance ont été effectuées sur un disque en fibre de carbone qui a été découpé à l’aide d’un faisceau d’ions focalisé et connecté à des électrodes pour les mesures de résistance électrique.

« Nos résultats montrent qu’une fibre de carbone IM7 est plus électriquement conductrice dans la direction parallèle », a déclaré le co-auteur Satoshi Matsuo.

Jusqu’à présent, la méthode de Van der Pauw a principalement été utilisée pour mesurer la résistivité de films minces ou de disques. Les chercheurs ont coupé et manipulé un disque en fibre de carbone à l’aide d’un faisceau d’ions focalisés et d’une aiguille, un outil plus couramment utilisé pour fabriquer des échantillons de microscopie électronique à transmission.

Les chercheurs travaillent actuellement sur des mesures de résistance de contact électrique entre deux fibres de carbone. La résistance de contact électrique dépend de la résistance électrique spécifique et de la surface de contact, qui varie également en fonction de l’angle de croisement des deux fibres.

Ensuite, ils souhaitent étudier les mesures de résistance électrique transversale sur différents types de fibres de carbone avec différentes conditions de mesure telles que la température ambiante.

« Ce processus peut également être appliqué à d’autres matériaux fibreux conducteurs homogènes d’un diamètre de l’ordre du micromètre, tels que des fibres polymères conductrices ou des fibres métalliques », a déclaré Sottos.


Simulation de l’échec à trouver la résistance dans les composites


Plus d’information:
« Mesure de la résistivité électrique transversale d’une seule fibre de carbone par la méthode Van der Pauw » Journal de physique appliquée, aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0060126

Fourni par l’Institut américain de physique

Citation: Les mesures électriques des fibres de carbone ouvrent la aux technologies de protection la (2021, 21 septembre), consulté le 22 septembre 2021 sur https://phys.org/news/2021-09-carbon-fibers-electrical-pave-lightning .html

Ce document est soumis au droit d’auteur. Sauf pour le commerce équitable à des fins d’étude ou de recherche privée, aucune partie ne peut être reproduite sans autorisation écrite. Le contenu est fourni à titre informatif seulement.

Laisser un commentaire