Evaluation du rapport énergie interne / énergie électrique dissipée dans l'interaction plasma isolant. Application : PE et POM.
Résumé
Les phénomènes induits par l'interaction entre un plasma créé par décharge capacitive et les parois d'un isolant sont de nature complexe : absorption du rayonnement, migration des espèces chargées en périphérie compliquent la mesure des grandeurs caractéristiques ainsi que les hypothèses des calculs. L'étude présentée concerne le rendement de la décharge, c'est à dire la part de l'énergie électrique dissipée lors de la décharge et effectivement injectée dans le plasma créé. Cette étude s'inscrit dans une collaboration entre le LAEPT et Giat Industries dont le but est de déterminer les conditions qui permettent une meilleure efficacité de l'allumage de poudres. Une première approche, théorique, consiste à calculer pour différents polymères la composition du plasma, les propriétés thermodynamiques (énergie interne, pression), et les coefficients de transport (conductivités électrique et thermique) qui sont utiles pour prévoir le transfert d'énergie. Au cours de l'interaction, le plasma interagit avec les parois isolantes, ce qui rend difficile la détermination des conditions initiales du calcul. La deuxième approche, expérimentale, est nécessaire dans le but de préciser : la quantité de matière qui doit être prise en compte dans le calcul ; l'hypothèse de calcul : volume constant, ou pression constante ; l'ordre de grandeur de la température et de la conductivité électrique au cours de l'interaction ; l'influence de l'ablation sur les propriétés du plasma ; l'énergie effectivement injectée dans le plasma. Les résultats présentés concernent deux matériaux isolants : le polyéthylène (PE, (CH2)n) et le polyoxyméthylène (POM, (CH2O)n). Dans la section 2, nous détaillons le dispositif expérimental de décharge et de mesures ainsi que les principaux résultats concernant la pression, la température, et l'énergie dissipée. Dans la section 3, les hypothèses permettant de déduire l'évolution de la conductivité électrique en fonction de la température sont données ; à partir de la comparaison des pressions mesurées et calculées, nous déduisons l'évolution de la composition du plasma et les rapports entre l'énergie électrique dissipée et l'énergie interne du plasma.