Approche microscopique de la génération de chaleur par frottement et effet Joule
Résumé
Dans le cadre de l'étude des phénomènes de transfert de chaleur, nous désirons répondre aux problématiques liées à la génération de chaleur par frottement sur des dispositifs de dimensions submicrométriques. Notre étude a été réalisée à l'aide d'un microscope à effet de force atomique (AFM : Atomic Force Microscope) instrumenté d'une sonde thermique en contact sur un échantillon plan. Le premier objectif est de retrouver les flux de chaleur par frottement générés vers la sonde et vers l'échantillon lorsque la sonde se déplace sur la surface de l'échantillon. Le deuxième objectif est de quantifier la chaleur générée par effet Joule au contact entre la sonde et un échantillon conducteur. Nous avons d'abord établi des modèles analytiques permettant de comprendre les relations entre les flux de chaleur et les variations des températures de la sonde et de l'échantillon. Ensuite, nous avons simulé ces modèles pour calculer les coefficients de sensibilité de ces deux dispositifs dans le but de savoir si la détection de leurs variations de température par frottement sont possibles. Nous avons conçu un procédé pour retrouver expérimentalement les coefficients de sensibilité de la sonde. La compatibilité entre les valeurs expérimentales et les valeurs simulées valident nos modèles et les mesures. Après, nous avons réalisé des mesures de variation de température de la sonde lorsque celle-ci balaye l'échantillon. Grâce à ces études, nous avons proposé une hypothèse sur les caractéristiques du flux de chaleur par frottement à l'échelle microscopique. Enfin, nous avons conçu une expérience pour mesurer la résistance électrique de contact entre la sonde et un échantillon en cuivre.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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