Nouvelles varistances pour la production de parafoudres respectueux de l'environnement. – ECO-PARAFOUDRES

Les parafoudres sont des dispositifs de protection contre les surtensions d'origine industrielle ou atmosphérique comme la foudre. Les applications sont nombreuses. Elles s'étendent de la protection des systèmes électroniques chez les particuliers, aux réseaux de transmission de l'électricité en passant par la protection des génératrices des tramway. - Les varistances constituent l'organe central de ces dispositifs électrotechniques. Il s'agit de céramiques massives à base de monoxyde de zinc. Ces céramiques contiennent environ 15% en masse d'oxyde de bismuth, antimoine, chrome, cobalt, nickel et manganèse. - - Suite à plusieurs brevets récents nous avons montré que le dioxyde d'étain pourrait être substitué au monoxyde de zinc. Ce changement technologique permettrait de diminuer considérablement le nombre d'additifs nécessaires puisque inférieur à 2%en masse. D'autre part, certains oxydes comme Sb2O3 et Bi2O3 ne seraient plus utilisés. Or ils sont actuellement à l'origine de nuisances dues à leur vaporisation dans l'atmosphère des fours. En outre, les nouveaux semi-conducteurs à base de SnO2 présentent des tensions de seuil deux à trois fois plus élevées que leur homologue ZnO et cette caractéristique permettrait de miniaturiser les parafoudres. - - Le comportement de la varistance à la saturation, c'est-à-dire lorsque seule la résistance des grains limite le courant dans la céramique, est en pratique d'une grande importance. En effet, pour des applications de protection contre les surtensions, il est nécessaire de repousser cette zone vers des courants les plus élevés possibles, afin d'obtenir une tension résiduelle la plus faible possible lors d'une onde de choc de forte amplitude. - - Nous nous proposons d'étudier l'influence des additifs de dopage sur la résistivité des grains d'oxydes afin d'en abaisser la valeur pour éloigner la région de saturation. La méthode de travail sera semi-empirique en simulant d'une part l'incidence des divers additifs à l'aide de la théorie de conduction électronique des oxydes métalliques et en réalisant d'autre part, des essais de corrélation formulation-propriétés électriques. - - Outre les retombées scientifiques sur l'étude de l'activité des joints de grain dans les oxydes métalliques, nous espérons obtenir une nouvelle génération de parafoudres présentant des propriétés supérieures à celles des varistances ZnO et permettant non seulement une miniaturisation des dispositifs mais aussi une diminution d'un facteur 10 de l'utilisation de ressources terrestres comme le cobalt ou l'abandon de toute consommation de métaux en voie d'épuisement comme le bismuth et l'antimoine.