Transcript Nouvelle génération de céramiques à forte réponse piézoélectrique

Sujet de thèse
Nouvelle génération de céramiques à forte réponse piézoélectrique respectueuses de
l'environnement pour des applications capteur, actionneur et de récupération d'énergie
Financement prévu : Allocation de recherche régionale (NPDC)
Cofinancement éventuel : Direction Générale de l’Armement (DGA) ou Thales
Directeur de thèse : Christian COURTOIS- [email protected]
Laboratoire : LMCPA
Axe de recherche : Matériaux pour les transports et le développement durable
Ecole doctorale de rattachement : SMRE (ED 104)
Période prévue : 2014-2017
Résumé :
Avec l'utilisation de plus en plus répandue de l'électronique embarquée et des systèmes autonomes dans différents
domaines, tels que le transport ou le milieu médical, les matériaux piézoélectriques sont de plus en plus employés pour
des applications capteurs et actionneurs. Le matériau présentant les meilleures propriétés piézoélectriques est le
titanozirconate de plomb (PZT). Toutefois, l’emploi du plomb est à proscrire d’après les nouvelles normes sanitaires
et environnementales, du fait de sa toxicité. Il est donc indispensable de développer des alternatives au PZT.
Parmi ces alternatives, les solutions solides BCTZ du système ternaire BaTiO3-CaTiO3-BaZrO3, et en particulier la
composition (1-x)Ba(Ti0,8Zr0,2)O3-x(Ba0,7Ca0,3)TiO3, sont des candidats sérieux, leurs propriétés piézoélectriques
atteignant des valeurs proches de celles de certains PZT. Même si ces matériaux ont été étudiés dès la fin des années
1990, la mise à jour de leurs très bonnes propriétés électromécaniques est relativement récente (2009).
Cette thèse a donc pour objectif l’élaboration de céramiques piézoélectriques sans plomb basées sur le système BCTZ.
Ce projet s’inscrit dans une démarche de recherche intégrée : de la synthèse de la poudre à la caractérisation de la
céramique finale. Ce sujet se veut relativement fondamental, puisque les relations entre les conditions de synthèse et
les propriétés de la poudre, ainsi que l’influence de ces dernières et des conditions de frittage sur les propriétés
piézoélectriques de la céramique seront étudiées. Diverses techniques disponibles nous permettront de mener cette
recherche, que ce soit des techniques de caractérisation (DRX, MEB, MET, STEM-EDX, caractérisations
diélectriques, ferroélectriques et piézoélectriques) ou des techniques d’élaboration (synthèse en voie solide, sol-gel ou
hydrothermale, frittage conventionnel, micro-ondes ou SPS).
Laboratoire des Matériaux Céramiques et Procédés Associés (EA 2443)
Pôle Universitaire de Maubeuge
Boulevard Charles de Gaulle
59600 Maubeuge (France)
http://www.univ-valenciennes.fr/LMCPA/