Analyse thermique diélectrique
Accessoire (DETA)
Prolongez les capacités de votre rhéomètre en mesurant des propriétés diélectriques de 20 Hz à 30 MHz.
L’accessoire ARES-G2 DETA étend les capacités d’essai du rhéomètre ARES-G2 en mesure de la réponse électrique des matériaux, en étudiant leurs propriétés capacitives et conductrices. En analyse diélectrique, un champ électrique oscillatoire (champ CA) est appliqué à l’échantillon. Une partie de la charge ainsi appliquée est stockée dans l’échantillon (capacité), alors que l’autre partie est dissipée dans celui-ci (conductance). La faculté de stockage et de conductivité des charges dépend fortement des propriétés de relâchement du matériau et de la mobilité ionique à l’intérieur de l’échantillon. L’analyse diélectrique est une technique très puissante de caractérisation des matériaux polaires (PVC, PVDF, PMMA, PVA) pour étudier la stabilité des systèmes de séparation des phases et pour contrôler la cinétique de séchage des matériaux tels que les composés d’epoxy ou d’uréthane. Étant donné que l’analyse diélectrique offre une plage de fréquences au-delà de la limite typique de 100 Hz de l’analyse mécanique dynamique traditionnelle, elle est souvent utilisée comme technique complémentaire pour la caractérisation de matériaux.
Caractéristiques et avantages :
- Plaques spécifiques avec isolation en céramique
- Plaques standard ou jetables pour systèmes de séchage
- Mesures diélectriques autonomes avec température contrôlée et force axiale
- Mesures rhéologiques et diélectriques simultanées
- Entièrement programmable depuis le logiciel TRIOS
- Superposition durée/température
- Génération de courbe principale
- Large plage de fréquences diélectriques : 20 Hz à 30 MHz
- Installation et dépose faciles
- Compatible avec le four à convection forcée (FCF) sur une plage de températures comprise entre -150 °C et 350 °C
Technologie :
L’accessoire diélectrique pour l’ARES-G2 se compose d’un ensemble de géométries supérieures et inférieures spécialement isolées, pouvant être installées directement sur le rhéomètre. Des plaques parallèles standard de 25 mm, ainsi que des plaques jetables de 8 mm ou 40 mm sont disponibles. D’installation facile, l’accessoire est accompagné du câblage et des accessoires nécessaires à l’interfaçage avec les appareils de mesure diélectrique LCR externes. Le système est compatible avec deux appareils de mesure LCR Keysight très répandus : les modèles E4980A (20 Hz à 2 MHz, 0,005 à 20 V) et 4285A (75 kHz à 30 MHz, 0,005 à 10 V). Le four à convection forcée (FCF) assure le contrôle de la température de -150 °C à 350 °C. Caractérisé par son contrôle de force axiale jusqu’à 20 N, sa compensation de température par intervalle et son intégration complète avec le puissant logiciel TRIOS, l’accessoire diélectrique peut être utilisé en mode diélectrique autonome ou pour réaliser des mesures diélectriques et mécaniques simultanées.
Montée en température diélectrique à plusieurs fréquences
Montée en température diélectrique à plusieurs fréquences
L’illustration représente la montée en température d’un échantillon de polymère (méthacrylate de méthyle) et de PMMA à quatre fréquences diélectriques différentes, de 1 kHz à 1 MHz. Aux températures basses, en dessous de la transition, la magnitude de la permittivité de stockage (ε’) diminue parallèlement à l’augmentation de la fréquence diélectrique. Une réponse similaire est également observée dans le signal diélectrique tan(δ), qui représente le ratio permittivité de perte (ε”) à la permittivité de stockage (ε’). À mesure que la température augmente, le pic de transition dans tan(δ) se déplace vers les températures plus élevées à une fréquence croissante. Cela révèle un décalage des temps de relâchement des dipôles vers des échelles de temps plus courtes en fonction de l’augmentation de la mobilité de la chaîne polymère, et démontre l’intérêt des informations pouvant être obtenues à l’aide d’essais diélectriques.
Séparation des phases dans des crèmes cosmétiques
Séparation des phases dans des crèmes cosmétiques
Une combinaison de tests rhéologiques et diélectriques permet d’évaluer la stabilité en température de matériaux tels que des produits alimentaires et cosmétiques. L’illustration montre les données recueillies pour deux crèmes cosmétiques à base d’eau, qui ont été refroidies de 25 °C à -30° C. Les données de rhéologie, évaluées par le module de stockage (G ‘), montrent que la crème POND’S® subit une forte augmentation du module à -18 °C, alors que la crème NIVEA® présente un changement plus continu du module sur toute la plage de températures. L’important écart dans les données de rhéologie de la crème POND’S pourrait être interprété comme une indication d’instabilité. Toutefois, la collecte simultanée de données diélectriques permet de mieux appréhender le comportement de ces matériaux.
Le tracé montre également le signal de permittivité de perte (ε”) qui quantifie le changement de mobilité ionique dicté essentiellement par la phase aqueuse dans ces échantillons. La crème NIVEA présente une hausse de deux décades du ε” lors du refroidissement, contre un très faible changement dans la crème POND’S. La forte hausse du ε” est due à l’augmentation de la mobilité des ions du matériau pendant la séparation de l’eau.
Cette information supplémentaire permet de constater que l’échantillon de NIVEA subit une séparation des phases, contrairement à l’échantillon de POND’S. Lorsque la séparation des phases se produit pendant le processus de refroidissement, la taille de la phase aqueuse augmente et modifie progressivement la morphologie de l’échantillon, ce qui entraîne une augmentation progressive du signal G’. À l’inverse, l’importante variation de G’ dans la crème POND’S est le résultat d’une transition due à une morphologie plus stable et uniforme.
- Description
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L’accessoire ARES-G2 DETA étend les capacités d’essai du rhéomètre ARES-G2 en mesure de la réponse électrique des matériaux, en étudiant leurs propriétés capacitives et conductrices. En analyse diélectrique, un champ électrique oscillatoire (champ CA) est appliqué à l’échantillon. Une partie de la charge ainsi appliquée est stockée dans l’échantillon (capacité), alors que l’autre partie est dissipée dans celui-ci (conductance). La faculté de stockage et de conductivité des charges dépend fortement des propriétés de relâchement du matériau et de la mobilité ionique à l’intérieur de l’échantillon. L’analyse diélectrique est une technique très puissante de caractérisation des matériaux polaires (PVC, PVDF, PMMA, PVA) pour étudier la stabilité des systèmes de séparation des phases et pour contrôler la cinétique de séchage des matériaux tels que les composés d’epoxy ou d’uréthane. Étant donné que l’analyse diélectrique offre une plage de fréquences au-delà de la limite typique de 100 Hz de l’analyse mécanique dynamique traditionnelle, elle est souvent utilisée comme technique complémentaire pour la caractérisation de matériaux.
- Fonctionnalités
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Caractéristiques et avantages :
- Plaques spécifiques avec isolation en céramique
- Plaques standard ou jetables pour systèmes de séchage
- Mesures diélectriques autonomes avec température contrôlée et force axiale
- Mesures rhéologiques et diélectriques simultanées
- Entièrement programmable depuis le logiciel TRIOS
- Superposition durée/température
- Génération de courbe principale
- Large plage de fréquences diélectriques : 20 Hz à 30 MHz
- Installation et dépose faciles
- Compatible avec le four à convection forcée (FCF) sur une plage de températures comprise entre -150 °C et 350 °C
- Technologie
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Technologie :
L’accessoire diélectrique pour l’ARES-G2 se compose d’un ensemble de géométries supérieures et inférieures spécialement isolées, pouvant être installées directement sur le rhéomètre. Des plaques parallèles standard de 25 mm, ainsi que des plaques jetables de 8 mm ou 40 mm sont disponibles. D’installation facile, l’accessoire est accompagné du câblage et des accessoires nécessaires à l’interfaçage avec les appareils de mesure diélectrique LCR externes. Le système est compatible avec deux appareils de mesure LCR Keysight très répandus : les modèles E4980A (20 Hz à 2 MHz, 0,005 à 20 V) et 4285A (75 kHz à 30 MHz, 0,005 à 10 V). Le four à convection forcée (FCF) assure le contrôle de la température de -150 °C à 350 °C. Caractérisé par son contrôle de force axiale jusqu’à 20 N, sa compensation de température par intervalle et son intégration complète avec le puissant logiciel TRIOS, l’accessoire diélectrique peut être utilisé en mode diélectrique autonome ou pour réaliser des mesures diélectriques et mécaniques simultanées.
- Applications
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Montée en température diélectrique à plusieurs fréquences
Montée en température diélectrique à plusieurs fréquences
L’illustration représente la montée en température d’un échantillon de polymère (méthacrylate de méthyle) et de PMMA à quatre fréquences diélectriques différentes, de 1 kHz à 1 MHz. Aux températures basses, en dessous de la transition, la magnitude de la permittivité de stockage (ε’) diminue parallèlement à l’augmentation de la fréquence diélectrique. Une réponse similaire est également observée dans le signal diélectrique tan(δ), qui représente le ratio permittivité de perte (ε”) à la permittivité de stockage (ε’). À mesure que la température augmente, le pic de transition dans tan(δ) se déplace vers les températures plus élevées à une fréquence croissante. Cela révèle un décalage des temps de relâchement des dipôles vers des échelles de temps plus courtes en fonction de l’augmentation de la mobilité de la chaîne polymère, et démontre l’intérêt des informations pouvant être obtenues à l’aide d’essais diélectriques.
Séparation des phases dans des crèmes cosmétiques
Séparation des phases dans des crèmes cosmétiques
Une combinaison de tests rhéologiques et diélectriques permet d’évaluer la stabilité en température de matériaux tels que des produits alimentaires et cosmétiques. L’illustration montre les données recueillies pour deux crèmes cosmétiques à base d’eau, qui ont été refroidies de 25 °C à -30° C. Les données de rhéologie, évaluées par le module de stockage (G ‘), montrent que la crème POND’S® subit une forte augmentation du module à -18 °C, alors que la crème NIVEA® présente un changement plus continu du module sur toute la plage de températures. L’important écart dans les données de rhéologie de la crème POND’S pourrait être interprété comme une indication d’instabilité. Toutefois, la collecte simultanée de données diélectriques permet de mieux appréhender le comportement de ces matériaux.
Le tracé montre également le signal de permittivité de perte (ε”) qui quantifie le changement de mobilité ionique dicté essentiellement par la phase aqueuse dans ces échantillons. La crème NIVEA présente une hausse de deux décades du ε” lors du refroidissement, contre un très faible changement dans la crème POND’S. La forte hausse du ε” est due à l’augmentation de la mobilité des ions du matériau pendant la séparation de l’eau.
Cette information supplémentaire permet de constater que l’échantillon de NIVEA subit une séparation des phases, contrairement à l’échantillon de POND’S. Lorsque la séparation des phases se produit pendant le processus de refroidissement, la taille de la phase aqueuse augmente et modifie progressivement la morphologie de l’échantillon, ce qui entraîne une augmentation progressive du signal G’. À l’inverse, l’importante variation de G’ dans la crème POND’S est le résultat d’une transition due à une morphologie plus stable et uniforme.
