J. Phys. France 42, 113-123 (1981)
DOI: 10.1051/jphys:01981004201011300

Propriétés de transport d'un mélange de sphères conductrices et isolantes : étude des effets de percolation

J.P. Troadec et D. Bideau

Groupe d'Electronique et de Physique des Matériaux, U.E.R. S.P.M., Université de Rennes I, 35042 Rennes, France

Abstract
We report experimental measurements of electrical and thermal conductivity and thermoelectric power, at 200 K and 300 K, on a mixture of glass spheres (of diameter between 2 and 80 μ), a fraction p of which are silver coated. The experimental procedure determines a site percolation feature of conduction of the system. The mixture is electrically insulating for p < pc # 0.25. Near p = 1, the spheres of great diameter are preponderant for the conduction, whereas near p c, the most important parameter is the mean contact coordinance Z. The thermal conductivity does not show any threshold, because the mixture is never thermally insulating. We propose an effective-medium model giving a good fit for the whole experimental results.

Résumé
Résumé. - Nous présentons les résultats de mesures de conductivités électrique et thermique et de pouvoir thermoélectrique, effectuées à 200 et 300 K sur un système de sphères de verre de diamètres compris entre 2 et 80 μ, dont une fraction p a été argentée. Les conditions expérimentales déterminent un caractère de percolation de site pour la conduction dans ce système. Le mélange devient électriquement isolant pour p < pc # 0,25. Près de p = 1 les sphères de grande taille jouent un rôle prépondérant dans la conduction, tandis que près du seuil pc, le paramètre fondamental est la coordinance moyenne de contact Z. Le mélange n'étant jamais thermiquement isolant, il n'existe pas de seuil pour la conduction thermique. Le pouvoir thermoélectrique est indépendant de p pour p > pc. Nous présentons un modèle de milieu effectif qui permet de couvrir de façon satisfaisante l'ensemble des résultats expérimentaux.

PACS
7210B - General formulation of transport theory.
7290 - Other topics in electronic transport in condensed matter.

Key words
electrical conductivity of solids -- percolation -- thermal conductivity of solids -- thermoelectricity