Quantification de l’impact de la résistance thermique de contact ente fibres sur la conduction dans les matériaux d’isolation fibreux

Comprendre les transferts de chaleur dans les matériaux isolants fibreux, en particulier conductifs, est un défi majeur en raison de leur nature hétérogène et multi-échelle, et de la contribution inconnue des contacts entre fibres. La conduction dans la laine de verre a été modélisée dans des travaux antérieurs ; cependant, l’existence d’une résistance thermique de contact entre les fibres n’a pas été prise en compte jusqu’à présent. Si sa valeur a été précédemment estimée, le liant organique présent au niveau des contacts dans les échantillons réels et son impact potentiel sur les transferts thermiques n’ont jamais été considérés.

Dans ce travail, nous proposons une méthode expérimentale novatrice, basée sur la thermographie infrarouge quantitative, pour mesurer la résistance de contact entre deux fibres de verre, en contact direct ou reliées par une goutte de liant. Nos résultats indiquent que la présence de liant ainsi que les paramètres morphologiques du contact peuvent influencer les transferts thermiques, mettant en évidence les impacts relatifs des résistances interfaciales et internes au contact.

Nous décrivons ensuite une nouvelle approche de simulation pour analyser la conduction à travers la phase solide dans des réseaux fibreux 3D générés numériquement, en considérant les contacts entre fibres. Par une étude paramétrique, nous montrons que leur impact sur les propriétés conductrices est fortement lié aux paramètres géométriques des fibres. Nous démontrons également que la conductivité solide peut être prédite par une courbe maîtresse, ce qui est confirmé par un modèle théorique également développé dans cette étude, en particulier dans le cas de milieux peu denses, représentatif des matériaux d’isolation. Enfin, en utilisant dans notre approche de simulation la gamme de résistances de contact mesurée expérimentalement, nous apportons une première évaluation de l’impact des contacts sur la conductivité effective dans les matériaux réels.

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