MESURES THERMIQUES

La philosophie de NeoTIM s’applique aussi à la prestation de services : vous proposer des solutions spécifiques adaptées à votre besoin.

NeoTIM s’appuie sur ses propres moyens de mesure ainsi que ceux du Centre RAPSODEE (Centre de Recherches d’Albi en génie des Procédés des Solides Divisés, de l’Energie et de l’Environnement, UMR CNRS 2392) de l’École des Mines d’Albi-Carmaux et sur plusieurs dispositifs d’analyse physico-chimique ou méthodes de métrologie thermique permettant de caractériser tout type de matériaux (solides, liquides, pâteux, …) sous diverses ambiances.

Nous réalisons également des campagnes de mesures in-situ à partir de capteurs existants ou développés spécifiquement.

CARACTÉRISATION THERMOPHYSIQUE

Mesure de :

  • Conductivité thermique
  • Diffusivité thermique
  • Chaleur spécifique
  • Effusivité thermique

Les méthodes de mesure :

  • Hot-Disk
  • Fil chaud
  • Fluxmètres
  • Méthode flash
  • Calorimétrie

Sous diverses ambiances :

  • Sous vide : de 10-4 mbar à 1 bar
  • En température : < 750 °C
  • En humidité contrôlée
  • Sous gaz inertes

Nous réalisons également des porte-échantillons spécifiques adaptés aux hautes températures ou aux mesures sur des matériaux en changement de phase.

Mesures sur tout type de matériaux : solides, liquides, pâteux, aérogels, …

Les méthodes de mesures

La plupart des méthodes de caractérisation thermophysique que nous utilisons reposent sur l’utilisation de sondes à chocs. Elles permettent de créer une excitation thermique du matériau, la réponse à cette excitation étant dépendante de ces propriétés thermiques.

FP2C

La méthode du fil chaud permet d'estimer la conductivité thermique d'un matériau à partir de l'évolution de la température mesurée par un thermocouple placé à proximité d'un fil résistif. La sonde, constituée du fil résistif et du thermocouple dans un support isolant en kapton, est positionnée entre deux échantillons du matériau à caractériser.

Sonde Fil chaud

Conductivité de 0,02 à 5 W.m-1.K-1
Température de mesure de –60 à 100°C et 100 à 250°C avec une sonde spécifique en option
Échantillons : au moins 60x40 mm, de plusieurs millimètres d’épaisseur pour les isolants à quelques centimètres pour les plus conducteurs

Sonde Plan chaud

Effusivité thermique : de 20 à 10000 J.m-2.K-1.s-1/2
Température de mesure : de -60 à 100°C
Taille minimale des échantillons : 50 x 50 mm, de quelques millimètres d’épaisseur pour un isolant à quelques centimètres pour un conducteur

Sonde Anneau chaud

Diffusivité de 0,1 à 4mm².s-1
Température de mesure de –60 à 100°C
Échantillons : au moins 25 x 25 mm, de quelques millimètres d’épaisseur pour un isolant à quelques centimètres pour un conducteur.

Sonde Aiguille / Tige

Conductivité de 0,02 à 5 W.m-1.K-1
Température de mesure de -20 à 100°C
Échantillons : au moins recouvrant la partie métallique de la sonde, de quelques millimètres d’épaisseur pour un isolant à quelques centimètres pour un conducteur.

CTMF

La méthode fluxmètrique consiste à produire un gradient de température suivant l'épaisseur de l'échantillon à caractériser et d'en mesurer le flux de chaleur qui le traverse.

  • Conductivité de 0,01 à 1 W.m-1.K-1
  • Température de mesure de 15 à 100°C
  • Échantillons : 150 x 150 mm, épaisseur de 5mm à 20mm

Nous avons développé notre propre appareil méthode fluxmétrique que nous avons baptisé CTMF.

HOT-DISK

Le Hot Disk est un analyseur de propriétés thermophysiques développé par une société suédoise qui utilise la technique brevetée de la source plane transitoire. Une sonde constituée d'une double spirale de nickel sur un support isolant en kapton ou en mica (selon la température de mesure) est positionnée entre deux échantillons du matériau à caractériser.

Le Hot Disk mesure la conductivité et la diffusivité thermique et permet d'estimer la chaleur spécifique.

- Sonde en kapton
- Conductivité de 0,01 à 500 W.m-1.K-1
- Température de mesure de -30 à 750 °C
- Échantillons : de quelques millimètres d'épaisseur pour les isolants à quelques centimètres pour les conducteurs. Nous consulter pour les autres dimensions.

MÉTHODE FLASH

Le principe de la méthode flash repose sur l’analyse en régime transitoire de la température de la face arrière d’un échantillon cylindrique, initialement isotherme, soumis à une impulsion photothermique sur sa face avant. Cette perturbation thermique est réalisé par un flash. La durée de l’impulsion est de l’ordre de la milliseconde. L’élévation de température est mesurée sur le face arrière à l’aide d’un thermocouple à contact séparé. Un modèle mathématique permet alors de calculer la diffusivité thermique de l’échantillon.

- Diffusivité thermique de 0,01 à 100 mm2.s-1
- Température de mesure de 20 à 200 °C.
- Échantillons cylindriques de diamètre 35mm, épaisseur en fonction des propriétés thermophysiques.

CALORIMÉTRIE

L’analyse calorimétrique permet notamment de mesurer la chaleur spécifique de matériau. Deux appareils de la gamme SETARAM sont utilisés au laboratoire :

TG-DSC 111 : Le TG-DSC 111 réalise la mesure simultanée DSC (variation de flux thermique) et ATG (variation de masse) sur le même échantillon. Le capteur du DSC 111 est composé de deux thermopiles montées en opposition dans la partie médiane de deux tubes en matériau réfractaire. L’ensemble est disposé dans un bloc métallique chauffant. Le creuset est totalement enveloppé par la thermopile, ce qui assure une mesure de la totalité des échanges de chaleur. Mesures jusqu’à 800°C.

Calorimètre Calvet C80 : les calorimètres Calvet sont des appareils différentiels. Deux thermopiles entourent respectivement une cellule de mesure dans laquelle est placé l’échantillon à étudier et une cellule de référence contenant un produit inerte thermiquement. L’analyse différentielle permet d’éliminer tous les phénomènes thermiques parasites qui ne sont pas liés à la réaction à étudier et ainsi d’obtenir une sensibilité très élevée. Utilisable en version isotherme ou programmée entre la température ambiante et 300°C, le C80 peut détecter des phénomènes thermiques de très faible puissance.