Brevet FR2644799A1 — publié le 19900928

On a cherché depuis longtemps à utiliser en électricité ou en électronique des matériaux organiques mais Jusqu'à présent les matériaux proposés sont obtenus par mélange de composants ou introduction d'impuretés dans la matière organique. Certains laboratoires de recherche ont trouvé des semi- conducteurs par mélange de composants organiques mais le stade industriel est loin d'être atteint et le prix de revient est d'ailleurs très élevé pour assurer une ren- tabilité. La présente invention vise l'obtention d'un élément solide possédant, sans mélange ni dopage, des caractéristiques de conductibilité particulières lui permettant de jouer notamment un r8le de thermistance ou sonde thermique. Or on a trouvé qu'on obtenait un tel élément en agglomé- rant, par chauffage au-dessus de sa température de fusion (1500 C), de la poudre d'acide désoxyribonucléique (ADN) ou un de ses sels et obtenant, au refroidissement un résidu noir, cristallin, dur comme du carbone. Cet élément présente à température ordinaire une résistan- ce plus grande que celle des métaux et plus faible que celle des isolants et cette résistance décroît rapidement lorsqu'on élève la température. Un tel élément est donc susceptible d'être utilisé notam- ment, comme thermistance. On indiquera ci-après un exemple de préparation de l'élé- ment selon l'invention. On fait fondre en la portant à la température de 17500C de la poudre dtADN extra-pur, d'analyse conforme au CODEX, dans un creuset en porcelaine à l'aide d'une flamme de bec MEKER jusqu'à ce que la poudre soit portée au rouge vif durant 5 minutes. On laisse refroidir, on obtient ainsi une poudre brune, dure, cristallisée en fines pail- lettes. Cette poudre est ensuite refondue, lorsqu'elle atteint le rouge sombre, on la maintient ainsi durant minutes puis on la laisse refroidir à nouveau. Tous les gaz volatils provenant de cette combustion vive sont éli- minés. Il subsiste des cristaux de pyrophosphate et de, carbone dont la structure est spécifique. Ce produit peut être comprimé fortement à chaud ou à froid et broyé finement. Comme la matière obtenue est très hygrométrique, il est bon de la traiter à 2000C durant cinq minutes afin de la déshydrater, ou la loger aussitôt dans des récipients en verre bouchés d'une capsule creuse contenant un absorbant. Ainsi elle se conserve longtemps à l'abri de l'humidité sans altération de ses propriétés. En raison des gaz, la fusion doit se faire sous une hotte avec évacuation par cheminée. Cette matière se présente sous la forme d'une poudre noire, cristalline, inodore, non toxique, ne tachant pas, de manipulation facile, sans danger. Un élément préparé comme indiqué ci-dessus permet la réali- sation d'une sonde thermistance comme il va être expliqué en détail ci-après à titre d'exemple nullement limitatif. Dans un manchon de verre rodé, d'un diamètre intérieur de 3 mm, d'un diamètre extérieur de 5 mm, et d'une longueur de 15 mm, on tasse 5 mg de l'élément sous forme de poudre. A chaque extrémité on fixe une capsule de cuivre qui obture le manchon tout en conservant le contact avec le produit et qui sert d'électrode. Chaque électrode est reliée à un fil de cuivre conducteur sous gaine, un des fils est soudé & la sortie d'une résis- tance variable, l'autre fil est soudé à la fiche de contact négative d'un ohmmètre. La fiche de contact positive est reliée à une pile de 1,5 volt (c8té négatif). La sortie du circuit est constituée par une Jonction entre l'élec- trode positive de la pile et la résistance variable. La sonde est ainsi fixée entre la résistance variable et le retour du circuit à l'ohmmètre. L'échelle de mesure de résistance varie de 1 ohm à 100 Kohm. Ce montage permet de suivre de façon précise la variation de la résistance ohmique de cette sonde en fonction de la température. Cette variation est indiquée par le tableau suivant: Température (OC) Résistance - 20 10 megohm + 100 1 megohm + 300 500 Kohm + 500 90 Kohm + 800 10 Kohm + 1000 6 Kohm + 1500 1 Kohm On voit que la résistance ohmique décroit très vite avec la température. L'enregistrement des températures s'effectue d'une façon précise, à chaque graduation de l'ohmmètre correspond une température déterminée à un centième de degré près. La sonde ne perd pas de sa précision même à l'usage prolongé. Elle permet de détecter la chaleur d'un objet à une distance de 1 à plusieurs centimètres ou par contact direct, elle peut aussi détecter celle d'un milieu liquide en surface ou en profondeur, ou celle d'un gaz même porté à forte combustion. Ces cristaux conservent une action et une stabilité par- faites au cours des années. Leur densité est en moyenne de 0,300, il faut généralement 5 milligrammes pour équiper une sonde thermique. En effet, les caractéristiques qui sont propres à cette matière lui confèrent notamment une remarquable sensibi- lité à la température jusqu'à 18000C sous une faible source d'energie électrique, inférieure 1 à volt et quel- ques milli-ampères, sans subir d'altération. La sonde selon l'invention présente une remarquable sensi- bilité à des températures allant jusqu'à 20000C sous une faible source d'énergie, inférieure à 1 volt et quelques milliampères, sans subir d'altération. On peut fabriquer toutes sortes de sondes en partant du même principe perle de verre ou enrobage de résines spé- ciales pour les moyennes températures. Pour la mesure des hautes températures, il est bon d'uti- liser des sondes en céramique reliées à des fils de tungstène. La gamme d'étalonnage ne change pas, elle est de -200C à 18000C pour la même sonde. la sonde selon l'invention se distingue des thermocouples et thermistances actuelles par son faible prix de revient et sa mise en oeuvre extrêmement simple, par ses possi- bilités d'utilisation jusqu'à 1800 C dépassant de loin les limites de 650 C pour les thermocouples et même 3000 C pour les thermistances actuels. Il n'existe pas actuellement de thermistances ayant un seul étalonnage depuis -20oC jusqu'à 1800 C. Cette sonde remplace avantageusement tous les thermo- couples et thermistances inorganiques par son faible prix de revient et sa mise en oeuvre des plus simples. En ce qui concerne les thermistances actuelles elles ne supportent pas des températures dépassant 300 C car elles sont alimentées par des courants de faible énergie afin d'éviter qu'elles ne s'échauffent. De plus elles utilisent des produits inorganiques qui sont des oxydes minéraux tels que Nio-Féo-Zno- nécessitant des traitements spéciaux. En organique il existe des produits de la série aromatique tel que le polyéthylène qui ont le grave inconvénient de fondre à 180 C. Le produit de l'invention supporte jus- qu'à 18000 C sans subir aucune détérioration. Quand aux thermocouples ils sont alimentés par de hauts voltages atteignant 220 Volts couramment et leur détection ne dépasse pas 650 C. De plus ils nécessitent un appareillage très coûteux. Les applications des sondes selon l'invention sont très variées et visent notamment les thermographes et thermo- mètres à usage médical, thermostats, pyromètres, disJonc- teurs des circuits de sécurité et de signalisation, des thermomètres de précision de laboratoires. Revendications 1. Eléient solide du type présentant une résistance ohnique qui décroît rapidement lorsqu'on élève la tempe- rature, caractérisé par le fait qu'il est constitué par des cristaux d'acide désoxyribonucléique (ADN) ou ses sels. 2. Procédé de préparation d'un élément selon la revendica- tion 1, caractérisé par le fait qu'on agglomère, par chauffage au-dessus de sa température de fusion (1500 C), de la poudre d'ADN ou de ses sels puis on laisse refroidir jusqu'à obtention d'un résidu noir, cristallin. 3. Thermistance, caractérisée par le fait qu'elle est constituée essentiellement par un élément selon la reven- dication 1 monté entre deux bornes d'un support dans un circuit électrique muni de moyens de mesure de la résis- tance aux bornes dudit support.