UPThèses

Ce travail de thèse porte sur l’étude du phénomène d’électrisation par impact de billes de verre en contact avec divers matériaux polymères. Bien qu’étant un phénomène sensible dans de nombreux procédés industriels, le chargement triboélectrique reste un phénomène imprédictible et mal compris dès lors qu’il implique des matériaux diélectriques. Pour apporter une contribution à la compréhension de ce sujet, ce manuscrit rapporte le développement et l’utilisation d’un dispositif expérimental permettant la mesure de la charge électrostatique acquise par une bille au cours d’un impact unique avec une cible diélectrique. Le dispositif expérimental est décrit en détails dans un premier temps, depuis les choix de conceptions jusqu’au protocole expérimental final mis en place. Le comportement triboélectrique du verre contre des cibles en polymères de deux matériaux différents, le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et le polyuréthane (PU), est ensuite étudié à travers des campagnes de mesures portant deux catégories de paramètres : les paramètres mécaniques de l’impact d’une part, et les paramètres chimiques et environnementaux d’autre part. Dans cette première partie, l’importance respective de la composante normale et tangentielle de la vitesse de la bille par rapport au repère de la cible dans le chargement triboélectrique sont analysées pour les deux matériaux. En plus de valider la généralité de certains résultats expérimentaux de la littérature scientifique, les données observées permettent également de mettre en évidence l’importance des mécanismes de relaxation de charges par décharge électrique après séparation dans le chargement triboélectrique du PU. Des études sur des billes de plusieurs diamètres et sur d’autres matériaux de cibles ont été utilisés en complément pour permettre une discussion approfondie du sujet. Dans la deuxième partie, une analyse des conditions de surface des billes est d’abord réalisée à travers le protocole de préconditionnement chimique utilisé pour obtenir un état de référence. Des campagnes de mesures réalisées pour analyser les effets de l’humidité relative et de la température sur le chargement triboélectrique par impact sont ensuite présentées. Pour finir, les effets d’additifs chimiques placés en surface des billes de verre sont étudiés dans plusieurs configurations d’humidité.