Posté par Redbran le Mercredi 09/01/2019 à 14:00
Avancée majeure de la compréhension des transferts de chaleur dans les nanocomposites
En collaboration avec l’Université d’Aristote de Thessalonique, des chercheurs de plusieurs laboratoires CNRS ont mis en évidence l’impact de la microstructure d’un matériau nanocomposite sur sa capacité à transporter la chaleur. Ces nouvelles connaissances, publiées dans la revue Nanoscale, pourraient bénéficier aux applications nécessitant un contrôle thermique telles que la conversion de chaleur en électricité.

© CETHIL / INL / LEMTA
Percolation de phonons dans le réseau d’inclusions
Système modélisé: matrice amorphe de SiO2 avec des nano-inclusions cristallines de nitrure de gallium. Des ondes se propageant entre les inclusions sont représentées pour schématiser l’effet tunnel des phonons et donc la percolation exaltée.

Face à l’urgence énergétique actuelle, la maîtrise de la chaleur constitue un grand défi sociétal. Cette nouvelle étude apporte une compréhension significative du transport thermique dans des matériaux nanocomposites. Ces travaux, basés sur des simulations numériques (dynamique moléculaire), ont été réalisés par des chercheurs du Centre d’énergétique et de thermique de Lyon (CETHIL, CNRS/INSA Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1), de l’Institut lumière matière (ILM, CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1) et du Laboratoire d’énergie et de mécanique théorique et appliquée (LEMTA, CNRS/Université de Lorraine). Les chercheurs se sont intéressés à un nanocomposite constitué d’une matrice en silice, thermiquement isolante, dans laquelle ils ont introduit des nanograins formant une structure cristalline thermiquement conductrice de nitrure de galium (GaN). Aux petites échelles, la chaleur est associée aux vibrations des atomes appelées phonons.

L’étude démontre qu’une faible quantité de GaN (5%) suffit à engendrer un flux de chaleur important au sein du matériau. En effet, cette structure ordonnée favorise un effet tunnel des phonons à travers la silice et donc le transport de chaleur d’une nanoparticule à une autre. Ce résultat surprenant va à l’encontre du comportement prédit par les lois de la physique à l’échelle macroscopique. Ainsi, en modifiant l’organisation et l’orientation des nanoparticules, la conductivité du matériau peut être contrôlée selon les besoins. Cette découverte pourrait servir aux applications technologiques pour lesquelles une meilleure évacuation de la chaleur est visée, mais aussi aux applications thermoélectriques, pour lesquelles on cherche à inhiber le transport de la chaleur.

Références publication:
Enhanced thermal conductivity in percolating nanocomposites: a molecular dynamics investigation,
K. Termentzidis, V. M. Giordano, M. Katsikini, E. C. Paloura, G. Pernot, M. Verdier, D. Lacroix, I. Karakostas and J.Kioseoglou
Nanoscale, Vol. 10 (2018)
DOI: 10.1039/C8NR05734F

Contact chercheurs:
Konstantinos Termentzidis – CETHIL
Valentina Giordano - INL
Dernières news
La surpêche modifie la composition des communautés de poissons, ce qui peut affecter la manière dont les espèces interagissent les unes avec les autres ainsi...
Des astrophysiciens ont recueilli des preuves directes de la cristallisation de naines blanches. Dans certains cas, ces étoiles ont ralenti leur vieillissement de près...
La plupart des mutations sont délétères. Sans sélection naturelle, elles s’accumuleraient et diminueraient peu à peu la survie des organismes. Une étude du...
Des noyaux de Bore-20 et 21 ont récemment été produits pour la première fois au RIKEN-RIBF situé au Japon. Cette performance aux limites des capacités actuelles...
Les chercheurs du programme Graphene Flagship ont mis au point des dispositifs spintroniques à base de graphène utilisant à la fois la charge électronique et le spin...
Des chercheurs de l’UNIGE ont découvert que les photons expulsés lors de la création d’un trou noir paraissent désordonnés, alors qu’ils sont en fait...
Du rôle de ses bandes blanches à sa lutte pour la reproduction en passant par son hermaphrodisme, le poisson-clown n’a pas fini de nous étonner. Retour sur la...
Les écosystèmes riches en biodiversité sont plus stables face à la plupart des perturbations, telles que les sécheresses, les canicules ou les apports de...
Cultivées dans le monde entier, les variétés hybrides F1, malgré leurs atouts indéniables, demeurent coûteuses à produire. Mais plus pour longtemps. En modifiant...
[i]Un code de calcul massivement parallèle pour une simulation ab-initio réaliste et prédictive de l’interaction laser-matière à ultra-haute...
Mettre un pied devant l’autre, rien de plus simple en apparence. Les chercheurs en neurosciences et en biomécanique vont pourtant de surprise en surprise, comme...
Le contenu en grains de pollen des sédiments lacustres a permis de retracer l’histoire des biomes montagnards du Cameroun au cours des derniers 90 000 ans. Cette...
Les jonctions métalliques sont des éléments majeurs de tout dispositif électronique intégré et le courant électrique passe au travers de ces jonctions par un...
Des procédés chimiques bien rodés révèlent parfois des surprises. En marquant une longue pause lors de la formation d’oxydes métalliques, des chercheurs du...
Une équipe du Département de chimie utilise un composé connu depuis des décennies pour synthétiser de nouvelles molécules thérapeutiques La nature renferme un...
Les déchets plastiques se fragmentent en micro- et nanoparticules, et libèrent également du carbone organique dissous dont les additifs plastiques qui seraient...
Comment mieux transporter et délivrer les principes actifs anticancéreux au niveau des cellules malades ? Des chercheurs de l’Institut Galien Paris-Sud (IGPS,...
Depuis son ouverture au mois d’avril 2018, le Planétarium et le Centre d’Accueil des Visiteurs de l’ESO Supernova a partagé les merveilles de l’Univers avec...
Certaines éponges méditerranéennes, de la famille des Crambeideae, se protègent des prédateurs en émettant en permanence un nuage d’alcaloïdes tout autour...
Selon de plus en plus de scientifiques, l’un des principaux déterminants de la douleur chronique - ennui de santé le plus lourd en raison tant de sa prévalence que...
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL
sous le numéro de dossier 1037632
Informations légales