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Systèmes d’Énergie Électrique dans leurs Dimensions Sociétales

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Groupe de Travail Matériaux diélectriques

par Jean-Pascal Cambronne, Petru Notingher, Sombel Diaham - Mis à jour le

Groupe de Travail Matériaux diélectriques
mise au point, caractérisation, aspects multi-échelle

Animateurs :
Petru NOTINGHER, IES, petru.notingher@ies.univ-montp2.fr
Sombel DIAHAM, LAPLACE, sombel.diaham@laplace.univ-tlse.fr

Interlocuteur comité de pilotage : Gilbert TEYSSEDRE

Contours scientifiques :
Les matériaux isolants sont largement utilisés en génie électrique et en électronique de puissance, soit comme isolation électrique, soit comme couche de passivation, soit pour l’encapsulation des composants. Dans l’ensemble des systèmes, ces matériaux sont soumis à des contraintes multiples (champ électrique, température, rayonnement, contraintes mécaniques). L’augmentation continue de ces contraintes en raison de la réduction souhaitée des dimensions des systèmes et de leur utilisation dans des conditions de plus en plus difficiles apporte aujourd’hui des nouvelles problématiques d’étude, aussi bien de point de vue fondamental qu’applicatif. Ainsi, avec la miniaturisation et l’évolution vers des isolants « tout solide », l’augmentation des contraintes électrothermiques amène à des phénomènes de conduction non linéaires ainsi qu’au vieillissement des isolants, phénomènes pour lesquels des techniques de quantification et de localisation des charges électriques sont mises en œuvre et donnent accès directement à la distribution de champ électrique au sein des matériaux. Selon le problème considéré, il s’agit d’adapter ces techniques à la géométrie des systèmes étudiés, allant à l’extrême des oxydes de grille d’épaisseur nanométrique aux câbles de transport d’énergie avec singulièrement les actualités sur le transport HVDC. Par ailleurs, l’étude des phénomènes physiques aux interfaces requiert la mise en œuvre de techniques donnant la meilleure résolution spatiale possible. D’autre part, la mise au point des composants et systèmes fonctionnant à des températures élevées, de plus en plus demandées, fait ressortir des problématiques liées à la mise au point et à la caractérisation d’isolants pouvant fonctionner dans ces conditions. Il s’agit alors d’étudier le transport de charges, les phénomènes de polarisation et de rupture dans ces gammes de températures, mais également les problèmes de stabilité thermique, en particulier en collaboration avec des collègues spécialistes en chimie et en physico-chimie.
Le Groupe de travail proposé vise, d’une part, à fédérer les activités autour de la métrologie et de la mesure de charges dans les isolants, en rapprochant les demandes pouvant émerger dans différents domaines technologique allant des microsystèmes (actionneurs électrostatiques par exemple), aux matériaux (nanocomposites) et à l’électrotechnique, des compétences autour de la métrologie avec des techniques acoustiques ou thermiques donnant accès à des distributions spatiotemporelles de charges et aux approches par des techniques champ proche (AFM et dérivées). D’autre part, il se propose de travailler sur la mise au point et la caractérisation de nouveaux matériaux censés répondre à des contraintes extrêmes, en particulier les nano-diélectriques et les isolants « haute température ».

Actions :
- 24 janvier 2017 : Réunion de lancement qui a permis d’asseoir les thèmes de recherche traités et les types d’actions envisagés, à savoir :
- Réunions physiques thématiques, ouvertes à des chercheurs non-SEEDS et à des industriels.
- Réponses conjointes à des appels d’offre ;
- Etats des lieux sur la communauté nationale ;
- Etats de l’art (rapports internes, articles de synthèse) destinés à la communauté académique ou à l’édition (ex. Techniques de l’Ingénieur) ;
- Contribution au document de prospective ;

- 26-27 juin 2017 : Premières journées thématiques organisées sur le thème "Nouveaux Matériaux Diélectriques et Procédés Innovants" à l’IES Montpellier avec 3 sessions orales sur les 2 jours et une session d’identification de collaboration :
- session matériaux organiques (4 présentations)
- session matériaux inorganiques (4 présentations)
- session matériaux inorganiques (4 présentations)
- atelier d’échanges/discussion sur d’éventuelles collaborations

A venir :
-  Début 2018 : Deuxièmes journées thématiques organisées sur le thème des "Phénomènes Diélectriques aux Interfaces" à l’IMN Nantes (2 jours).
-  24-29 Juin 2018 : Organisation d’une Ecole d’Eté Internationale « Ageing and Reliability of Dielectric Materials and Related Structures », Ile de Porquerolles, France. L’objectif est la formation de personnels CNRS, EC, de doctorants en début de thèse et de partenaires industriels. Le nombre de participants attendus est de 80 (dont 11 formateurs).

Participants :

IES : Petru NOTINGHER, Jerome CASTELLON, Serge AGNEL, Jean-Charles LAURENTIE, Richard ARINERO
LAPLACE : Sombel DIAHAM, Christina VILLENEUVE-FAURE, David MALEC, Nadine LAHOUD, Marie-Laure LOCATELLI, Zarel VALDEZ, Laurent BOUDOU, Virginie GRISERI, Didier MARTY-DESSUS, Séverine LE ROY, Lionel LAUDEBAT, Laurent BERQUEZ, Dominique MARY, Jean-Pascal CAMBRONNE, Fulbert BAUDOIN, Gilbert TEYSSEDRE
LSEE : Daniel ROGER, Gabriel VELU, Stéphane DUCHESNE, Sonia AIT-AMAR
G2Elab : Rachelle HANNA, Olivier GALLOT-LAVALLEE, Pascal RAIN, Olivier LESAINT
CIRIMAT : Pascal DUFOUR, Sophie GUILLEMET, Christophe TENAILLEAU
GeePs : Philippe MOLINIE
LAAS : Karine ISOIRD, Josiane TASSELLI
LPEM : Stéphane HOLÉ
Ampere : Eric VAGNON
PPrime : Thierry PAILLAT
LGP-Tarbes : Valérie NASSIET, Tiphaine MERIAN
LGE-Pau : Anca PETRE
Safran (industriel) : Flavien KOLIATENE
IMN : Marie-Paule BESLAND
IMP-INSA-Lyon : Sébastien PRUVOST
LUSAC-Cherbourg : Jean-Michel REBOUL
LEPMI- Le Bourget-du Lac : Lionel FLANDIN
LPPI-Cergy : Odile FICHET
ICG-Montpellier : Jean-Pierre Habas