Suivi de polymérisation par implant piézoélectrique : Simulation et corrélations expérimentales
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
When submitted to an electric current, a piezoelectric disc deforms bath in the direction of its radius and of its thickness. Its electric impedance is then linked to its displacement. A theoretical study carried out with the help of two simple models shows that the electric impedance of such an element depends on the one hand on the piezoelectric, dielectric and mechanic properties of the ceramic and on the other hand on the viscoelastic characteristics of the media surrounding the ceramic. The validity of these models is verified by comparing the simulated and experimental results. Hence, by studying the variation in the electric impedance of a ceramic placed in an evolutive materiel, informations concerning the viscoelastic properties of the outside media are obtain. Using model resins, it is shown that the piezoelectric sensor is sensitive to the transitions appearing during the polymerization of thermosets. Further more, this technique is available for a resin or a composite. In the second. Part of this work, we develop signal processing methods, which take into account the theoretical expression of the electric impedance due to the axial deformations of the ceramic. Applied ta the electric impedance experimentally measured, such a method allows ta characterize the mechanical properties of the media surrounding the ceramic and ta monitor their evolution during the polymerisation of such media.
Abstract FR:
Soumis à une excitation électrique de type impulsion, un disque piézoélectrique se déforme selon des modes radial et axial et son impédance traduit ses déformation. Une étude théorique menée à l'aide de modèles simples montre que grandeur est liée aux caractéristiques piézoélectriques, diélectrique et mécaniques de la céramique et dépend des propriétés viscoélastiques des milieux environnants. La validité de ces modèles est mise en évidence par confrontation des résultats simulés et expérimentaux. Ainsi la mesure de l'impédance électrique d'une céramique implantée dans un matériau constitue un moyen original de contrôler son état de polymérisation. Dans un premier temps, nous étudions la validité de cette technique en considérant différents matériaux polymère. Les résultats obtenus à partir de résines modèles montrent que l' implant piézoélectrique est sensible aux changements d'état caractéristiques des thermodurcissables. Par ailleurs, cette méthode s'applique aussi bien a une résine qu a un composite. Dans un deuxième temps, nous présentons une méthode numérique faisant intervenir l'expression analytique de l'impédance électrique due aux déformations axiales de la céramique. Appliquée aux impédances recueillies expérimentalement cette technique permet de suivre l'évolution des propriétés viscoélastiques des milieux environnants l'élément actif. Nous montrons ainsi que la mesure de l ' impédance électrique d 'une céramique implantée dans un polymère constitue un moyen original permettant de contrôler la polymérisation du matériau et son vieillissement en milieu aqueux.