Brevet FR2414246A1 — publié le 19790803

La présente invention se rapporte à un composant électrique nouveau utilisant des suspensions conductrices. On sait que des particules métalliques oeuvent être mélangées à un liquide pour produire une suspension dont les particules n'ont pratiquement pas tendance à se déposer. En d'autres termes, lorsque les dimensions des particules et la densité de celles-ci ont été judicieusement choisies, on obtient une susoen sion ou une solution colloidale. Ces solutions colloïdales sont bien connues pour leur propriété d'imperméabilite à l'humidité et pour leurs effets lubrifiants dont un exemple universelernent connu est celui des solutions colloïdales contenant du orahite. Selon a présente invention, un composant électrique comprend une suspension de particules ferrcrnaqnetques ou paramagnétiques conductrices de l'électricité dans un fluide porteur isolant, de sorte que la concentration des particules ans le fluide porteur détermine la conductiv'té relative de 13 suspension contenue dans le composant. Un mode de réalisation particulier de 'a présente invention comprend un dispositif de commande électrique coorenant une suspension de particules ferromagnétiques ou paramagnétiques conductrices de l'electricité dans un fluide oorteur, es électrodes en contact avec ladite suspension et des moyens-cour créer un champ magnétique destiné à concentrer les particules dans la suspension, la disposition étant telle que lorsqu'on applique un champ maonétique pour concentrer les particules entre eux élec- trodes, ceci a pour résultat de diminuer la résistance électrique de l'intervalle séparant ces dernières. Un autre mode de réalisation de la présente invention concerne un composant électrique comprenant une matière plastique durcissable, une suspension de particules ferromaonetiques ou para meonetiques dans un fluide porteur, où la suspension et la matière plastique sont mélanqées et où un champ magnétique est appliqué au mélange afin de concentrer les particules dans ce de'rnier pendant la prise ou le durcissement de la matière plastique, ce qui a pour effet d'auamenter la conductivité de cette dernière dans la région où les particules ont été concentrées. Les particules peuvent être soit ferromaanétiques, soit paramasnétiques, mais doivent entre conductrices de l'électricité. Comme exemples de particules ferromaqnétiques, on peut citer les oarticules de fer, d'oxyde de fer et de nickel. Les particules doivent avoir une conductivité électrique relativement élevée et peuvent avoir été préalablement maqnétisées pour contribuer à leur aliqnement et à leur concentration dans le champ maqnétique. Les particules forment, de préférence, une suspension colloïdale dans un véhicule porteur pratiquement isolant. Les dimensions des particules utilisées dans une telle suspension colloïdale dépendent, évidemment du liquide porteur utilisé. En général, les particules ont des dimensions comprises entre environ 10.10 10 à 1O.1O6 mètre, mais des dimensions allant jusqu'à 15.1 mètre et même plus qrandes sont possibles. Bien qu'une solution colloïdale soit préférable, elle n'est pas indispensable ; en effet, dans un composant qui est appelé à etre agité très fréquemment, des particules dont les dimensions sont supérieures à celles oroduisant une suspension colloïdale peuvent être utilisées. Dans une variante de réalisation de la orésente invention, l'utilisation de particules dont les dimensions sont supérieures à celles donnant des suspensions colloïdales peut etr= envisaaée de sorte que lorqu'on maintient ltensemble immobile, les oarticules se déposent en oroduisant un trajet conducteur entre deux électrodes lorsque les particules forment un dépôt. Lorsqu'on perturbe led particules en appliquant un champ magnétique, la résistance du composant peut être sensiblement auqmentée du fait d'un réalignement ou d'une concentration des particules à une certaine distance des électrodes. Dans un mode de réalisation oarticulier de la présente invention, le liquide isolant peut être un hydrocarbure, une huile ou de l'eau, et la suspension peut être contenue dans un récipient approorié, par exemple, dans un tube comportant, au moins, deux électrodes. On conçoit qu'on pourrait utiliser un plus grand nombre d'électrodes et que les partiales pourraient, sélectivement, se concentrer entre n'importe quelle paire d'électrodes en alignant lesdites particules de la suspension conformémest à la présente invention. Les moyens magnétiques utilisés pour imprimer des mouvements aux particules de la suspension peuvent etre constitués par un aimant permanent et/ou par un électro-aimant. Les moyens magnétiques utilisés pourraient etre variables afin de permettre une variation de la concentration des particules entre les électrodes en produisant ainsi une résistance électrique variable entre elles. Quand on désire que la résistance électrique entre deux électrodes soit fixe, ce résultat peut être obtenu en mélangeant la suspension avec une matière plastique duscissable, en général, avec une matière polymérisable, et en faisant varier l'intensité du champ magnétique appliqué à la suspension de particules jusqu'à ce que la résistance désirée soit obtenue, après quoi on maintiént fixe l'intensité du champ magnétique afn de stabiliser la résistance du composant pendant la prise de la matière plastique. La matière plastique durcissable pourrait être un polyester incluant un agent de réticulation. Un écran diamagnétique, par exemole, en bis-uth ou en cuivre pourrait être interposé entre la suspension e 3 source du champ magnétique, afin de mettre cette suspension 1,abri du flux maanétique. L'invention comprend aussi un interupteur à clé ou autre comportant un aimant mobile pour q D'autres caractéristiques et avantages de I'ention ressortiront de la description qui va suivre, donnée .uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence 3U dessin annexé, dans lequel les fiqures 1A, B et C illustrent schématiquement le principe de l'invention les fiqures 2A et B illustrent un autre mode de réalisation de l'invention la figure 3 représente un dispositif conforme à l'invention à commande électromagnétique ; et la figure 4 représente le dispositif de la figure 3 dans un autre état. En se référant à la figure 1, on voit un tube 10 dont les deux extrémités sont fermées respectivement au moyen d'une pre mière électrode 11 et d'une seconde électrode 12. La cavité cylindrique centrales3 du tube 10 est remplie avec une suspension conforme à la présente invention. Cette suspension est formée par une solution colloïdale de particules ferromagnétiquesdont la surface extérieure a été débarrassée de sa couche d'oxyde Cette couche d'oxyde peut être enlevée par un chauffage dans une atmosphère d'hydroqène afin de réduire l'oxygène de la couche superficielle d'oxyde de fer de chaque pellicule, tandis qu'en laboratoire, les particules peuvent etre décapées dans de l'acide sulfurique, puis lavées avec de l'eau désionisée avant d'etre rincées avec de l'isopropyl-2propanol et d'etre séchées finalement avec de l'éther monoéthylénique du diéthylèneglycol (Cellosolve). On mélanoe ensuite les particules ainsi traitées avec le fluide porteur et on les conserve sous vide afin d'éviter tout contact avec l'air.On introduit ensuite cette suspension dans la cavité 13 au moyen d'un chamo magnétique, par exemple en juxtaposant un aimant permanent 15 de façon à concentrer les particules le long d'une trajectoire 16 (voir fia. lB) comprise entre les électrodes. Il en résulte un tassement relativement serré des particules qui a pour effet d'établir un contact entre la surface de celles-ci en oroduisant un trajet conducteur entre les électrodes 11 et 12.En toumant l'aimant de façon que le pôle de celui-ci ne soit juxtaposé qu'au- dessus du centre du tube, comme représenté sur la figure 1C, les particules se concentrent dans la réqion centrale du tube, ce qui a pour résultat d'isoler l'une de l'autre les électrodes 11 et 12 en supprimant le trajet conducteur entre elles et d'augmenter sensiblement la résistance électrique qui devient du même ordre que la conductivité du milieu porteur. On conçoit que lorsqu'on utilise des particules de fer ou de nickel de l'ordre de 2 à 4 p en suspension dans de la paraffine chlorée, la résistance d'un tel arrangement, lorsque l'aimant est disposé de manière à concentrer des particules dans l'intervale compris entre les électrodes i1 et 12, est de l'ordre de 20M tandis que quand le champ magnétique est aligné de façon à concentrer des particules entre les électrodes, la résistance tombe entre environ 0 et 300D, selon la concentration des particules dans le porteur. On conçoit qu'une chaîne de particules aimantées est obtenue entre les électrodes Il et 12 lorsque l'aimant est orienté comme représenté sur la figure lB, créant ainsi un trajet conducteur entre ces dernières. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, la cavité 20 dans laquelle la suspension 21 est contenue comporte & ses extrémités opposées des électrodes 22 et 23. En l'absence d'une aimantation, les particules sont distribuées au hasard dans la cavité 20 et la résistance électrique entre les électrodes 22 et 23 est relativement élevée. Par contre, quand on dispose un aimant 25 de façon que son champ magnétique passe entre les extrémités des électrodes 22 et 23, les particules de la suspension se concentrent entre ces dernières, de la même manière que dans l'exemple de réalisation précédent, en produisant un pont conducteur qui abaisse sensiblement la résistance électrique entre les électrodes 22 et 23. Sur les figures 3 et 4, le mode de réalisation de la figure 1 a été représenté dans le cas de l'utilisation d'un champ électromaqnétique pour concentrer les particules. Sur la figure 3, où une bobine 30 est simplement disposée autour du tube 10, la résistance électrique du dispositif est à son maxi num. Par contre, sur la figure 4, où un courant électrique circule dans la bobine 30, le champ magnétique résultant concentre les particules entre les électrodes 11 et 12 et réduit ainsi sensiblement la résistance électrique de l'intervalle qui les sépare. Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, on a désoxydé une poudre de nickel de la manière décrite ci-dessus, et on l'a broyée dans une atmosphère inerte de façon 3 obtenir des particules de l'ordre de 2 in , puis on l'a dispersée dans un véhicule de paraffine chloréee. On a ensuite mélangé cette suspension avec un polyester contenant comme agent de réticulation du peroxyde de benzoyle. On a ensuite versé ce mélange de sus Pension et de polyester durcissable dans la cavité 20 de l'appareil de la figure 2. On a orienté un aimant permanent 25 vers la cavité 20 jusqu'à ce que la résistance électrique entre les électrodes 22 et 23 atteigne la valeur désirée, par exemple, 10Q .On a ensuite chauffé le mélange à une température suffisante pour produire la réticulation du peroxyde de benzoyle et on a laissé le mélange polymériser. Après la polymérisation, ona enlevé l'aimant et le polyester durci a ainsi maintenu les particules de la suspension concentrées, maintenant ainsi la résistance aux environs de 10R On conçoit que l'appareil décrit ci-dessus se prête à de nombreuses applications. En faisant varier constamment l'intensité du champ magnétique, on peut régler à volonté la concentration des particules entre les électrodes, ce qui permet d'obtenir très simplement diverses résistances ilectriques. De plus, il est à noter que dans une variante d'exécution de l'invention, décrite plus haut, on peut utiliser des particules dont les dimensions sont supérieures aux dimensions colloïdales et qui, de ce fait, peuvent se dépenser pour produire un trajet conducteur entre deux électrodes. En utilisant un champ magnétique pour concentrer les particules à une certaine distance des électrodes, le trajet conducteur peut être pratiquement interrompu et la résistance entre les électrodes peut etre sensiblement augmentée. REVENDICATIONS 1. Composant électrique, caractérisé en ce qu'il com prend une suspension de particules ferromagnétiques ou parama magnétiques conductrices de l'électricité dans un fluide porteur isolant, de sorte que la concentration des particules dans le -porteur détermine la conductivité relative de la suspension contenue dans le composant. 2. Composant électrique selon ia revendication 1, carac térisé en ce qu'il comprend des électrodes en contact avec la dite suspension et des moyens magnétiques pour créer un champ magnétique destiné à concentrer les particules dans la suspension, ledit champ magnétique permettant de concentrer les particules rentre deux électrodes, et, par suite, de faire varier la résis tance électrique entre ces dernières. 3. Composant électrique selon la revendication 1, carac térisé en ce que la suspension de particules ferromagnétiques ou paramaqnétiques est mélanqée ou contient une matière plastique durcissable et en ce qu'un champ magnétique a été appliqué au mélange afin de concentrer les particules pendant le durcissement de la matière plastique. 4. Composant électrique selon la revendication 1, carac térisé en ce que les particules sont des particules de fer, d'oxyde de fer ou de nickel. 5. Composant électrique selon la revendication 1, carac térisé en ce que les particules ont une conductivité électrique élevée et en ce qu'elles ont été préalablement magnétisées pour contribuer à leur alignement et à leur concentration dans le champ magnétique appliqué. 6. Composant électrique selon la revendication 1, carac térisé en ce que la suspension est une suspension colloldale. 7. Composant électrique selon la revendication 1, carac térisé en ce que plusieurs électrodes sont utilisées et en ce que les particules sont sélectivement concentrées entre l'une quelconque des pares d'électrodes. - e. Composant électrique selon la revendication 1, carac ttérisé en ce qu'il comporte un écran diamagnétique interposé devant la suspension dans un composant ou un dispositif de commande afin d'abriter cette suspension du flux magnétique. 9. Composant électrique selon la revendication t, caractérisé en ce quril comporte un aimant mobile pouvant être déplacé au moyen d'une clé afin d'amener les particules à se concentrer entre des électrodes sélectionnées,