4.1- Activités de recherche en images

Etude du contact roue-rail – Influence de l’état d’oxydation sur la résistance de contact

Le contact électrique roue / rail joue un rôle clé dans le fonctionnement et la sécurité des circuits de voies et l’articulation du trafic ferroviaire. Dans cet exemple des essais sévérisés de dégradation du contact par oxydation ont été réalisé afin d’étudier le comportement électrique du contact.

Etude des défauts dans les réseaux filaires

Les faisceaux de câbles et de connecteurs sont présents dans tous les systèmes industriels actuels (de la ligne simple au cas plus complexe des harnais électriques). Ces sont des systèmes multi-physiques, contraint par des environnements mécaniques dynamiques, électriques, chimiques, CEM, température, et thermiques. La plateforme diagnostic de câble permet de développer des modèles et méthodes de diagnostic par réflectométrie des défauts francs et non francs dans un faisceau complexe.

Migration de lithium à travers l'interface LixCoO2 - Si, suite à application d'impulsions de tension

À gauche: schéma d’une cellule Au/LixCoO2/Si dopé; à droite (en bas): migration d’ions Li+ vers l’électrode en Si, à travers l’interface LixCoO2 - Si, mise en évidence par SIMS 3D; à droite (en haut): l’application d’impulsions de tension consécutives conduit à une transition progressive semi-conducteur-métal de LixCoO2, dû à une diminution de la stœchiométrie (x). (Référence : V.S. Nguyen et al, Small, 14, 1801038 (2018)). Exemple de défaut d’adhésion d’un revêtement métallique déposé sur substrat souple

Exemple de défaut d’adhésion d’un revêtement métallique déposé sur substrat souple

Image d'un essai de rayure d'un revêtement métallique déposé sur substrat souple : (a) image topographique et 3D (b) correspondante

Electronique souple

Cartographie électrique réalisée par AFM à pointe conductrice d’un film d’encre cuivre imprimée sur substrat souple. Grace à la percolation d’ilots conducteurs visualisés ici on peut obtenir des résistances de surface de l’ordre de la dizaine d’Ω/um.

Changement de structure du matériau (Ag-SnO2) suite à une ouverture (arc électrique)

Analyse par diffraction des électrons rétrodiffusés sur des coupes d’électrodes de contact après un arc d’ouverture : mise en évidence du changement de microstructure en forme de grains allongés et de la zone fondue lors de l’arc d’ouverture. La légende de couleur indique l’orientation des grains (thèse A. Fouque « Contribution à l’étude du couplage thermique-mécanique-électrique dans les contacts électriques : application à l’élaboration d’un modèle de durée de vie d’un contacteur » 2020).

Usure des contacts sous l’action d’un arc électrique

Vue de dessus de la surface d’une électrode de contact après ouverture (arc électrique). Image obtenue en profilométrie 3D et profil de rugosité le long de l’axe RM (thèse A. Fouque « Contribution à l’étude du couplage thermique-mécanique-électrique dans les contacts électriques : application à l’élaboration d’un modèle de durée de vie d’un contacteur » 2020).

Développement d’un échantillon de référence pour les mesures locales de résistance électrique (ou de courant) par AFM à pointe conductrice

Cet échantillon est conçu de manière à pouvoir, au cours d’un seul et même balayage de la pointe AFM sur une zone de quelques dizaines de microns de côté, accéder à un jeu de résistances de valeurs connues couvrant une gamme de dix décades entre 100 Ω et 1TΩ, comme détaillé dans le tableau. L’image montre une cartographie Résiscope de 70µm70µm englobant toute la zone active de l’échantillon, sur laquelle on voit bien apparaître les différents plots métalliques (10µm×5µm) reliés par des pistes en éventail aux éléments résistifs listés (la polarisation étant appliquée via une électrode périphérique). Invention valorisée en 2019 par une licence de transfert à la société CSI, qui exploite déjà le brevet Résiscope.

Dégradation d’un connecteur par vibrations

Dégradation de la tension aux bornes d’un connecteur vieillis soumis à des vibrations sinusoïdales (30Hz, 10g).

Fretting

Fretting (déplacement asservit d’amplitude d=25µm, 1Hz) de contacts étamés lubrifiés par un lubrifiant peu efficace (a) et un lubrifiant optimisé (b). Le seuil de dégradation du contact (Rc>10mΩ) est 10 000 supérieur. Les courbes rouges représentent le nombre cumulé de microcoupures.

Extinction de l’arc dans un disjoncteur BT : influence du matériau utilisé dans la chambre de déionisation

Aspect de la chambre de coupure pour une intensité maximale de 4 kA.

Impact du nickelage électrolytique des électrodes sur la caractéristique dynamique Uarc (I.I0) (thèse G. Déplaude Comportement d’un arc électrique impulsionnel de forte intensité : cas du disjoncteur modulaire » 2017).

Corrosion

Corrosion atmosphérique (test normé 4 gaz) de coupon dorés représentatifs de la connectique dorée bas niveau.