| Titre : | Synthèse et caractérisation d’un nouveau matériau de céramique de type Zirconat-Titanate de plomb (PZT) |
| Auteurs : | Ksouri Ahlem, Auteur ; Abdelhek MEKLID, Directeur de thèse |
| Type de document : | Thése doctorat |
| Editeur : | Biskra [Algérie] : Faculté des Sciences Exactes et des Sciences de la Nature et de la Vie, Université Mohamed Khider, 2024 |
| Format : | 1 vol. (103 p.) / ill., couv. ill. en coul / 30 cm |
| Langues: | Français |
| Langues originales: | Français |
| Mots-clés: | PSZT-PSMI-PSZS, Céramique, Sm2O3, DRX, MEB, Propriétés électriques |
| Résumé : |
L'objectif de cette thèse est la synthèse, la caractérisation structurale et physique d’un nouveau matériau céramique de type PZT dans le système ternaire Pb1 xSmx[(Zr0.52Ti0.48)0.9(Mo1/3In2/3)0.05(Zn1/3Sb2/3)0.05]O3 (PSZT-PSMI-PSZS), avec 00 ≤ x ≤ 0.08. Les céramiques ont été élaborée par réaction à l'état solide et frittés à 1 150 °C. Les résultats dévoilent une structure pérovskite avec une phase secondaire, dont l'intensité augmente avec la concentration en Sm, confirmée par diffraction des rayons X (DRX), affinement Rietveld et spectroscopie Raman. L'examen microscopique révèle des variations dans la microstructure, avec une densité et une taille de grain maximales observées pour x ≤ 0.02. Les propriétés électriques optimales sont obtenues pour x = 0.00 et x = 0.02, avec une constante diélectrique élevée (8 578 et 8 574 respectivement), une température de Curie de 303 °C et une faible perte diélectrique (Tan δ à Tc = 0.34) pour x = 0.00. Les études de conductivité révèlent un coefficient de température de résistance négatif pour tous les échantillons. De plus, les propriétés piézoélectriques et ferroélectriques optimales sont observées pour x = 0.02, avec notamment un coefficient piézoélectrique d33 élevé (310 pC/N), des coefficients électromécaniques améliorés (kp = 60 %, k31 = 35 %) et une forte propriété ferroélectrique (Pr = 17.71 µC/cm2, Ps = 22.75 µC/cm2, Ec = 10.16 kV/cm, d*33 = 427.57 pm/V, Smax = 0.17 %). En outre, la corrélation entre les caractéristiques électriques et le dopage au Sm2O3 est discutée. Cette recherche fournit des informations précieuses sur les propriétés des céramiques PZT dopées au Sm2O3. |
| Sommaire : |
Liste des figures Liste des tableaux Introduction générale………………………………………………………………………..1 Références bibliographiques…………………………………………………………………. 3 Chapitre I : Recherche bibliographique I.1.La piézoélectricité…………………………………………………………………………4 I.1.1. Définition……………………………………………………………………………….4 I.1.2. La piézoélectricité liée à la symétrie cristalline………………………………………...5 I.1.3. Les coefficients piézoélectriques……………………………………………………….7 I.2. La ferroélectricité………………………………………9 I.2.1. Définition…………………….9 I.2.2. Les types de polarisation…………..9 I.2.3. Cycle d'hystérésis ferroélectrique……………10 I.2.4. Température de Curie et transition de phase……………………………11 I.2.5. Les ferroélectriques classiques et les relaxeurs………...…………13 I.2.5.1. Les ferroélectriques classiques…………….13 I.2.5.2. Les ferroélectriques relaxeurs……………..14 I.2.6. Vieillissement…………….15 I.3. Les propriétés diélectriques des matériaux ferroélectriques…………...…………………15 I.3.1. La diélectricité……….15 I.3.1.1. La permittivité diélectrique (ℇr)……………16 I.3.1.2. Le facteur de pertes diélectriques (tan δ)…………..17 I.3.1.3. La rigidité diélectrique………………………………………………………………..17 I.3.1.4. La résistivité (ρ) et la conductivité (γ) électrique…………………………………….18 I.4. Les principaux matériaux ferroélectriques et leurs applications…………………………18 I.5. Matériaux ferroélectriques à structure pérovskite………………………………………..20 I.5.1. Description de la structure pérovskite………………………………………………….20 I.5.2. Conditions de stabilité structurale de la pérovskite…………………………………….21 I.5.3. Les principales catégories de céramiques ferroélectriques à structure pérovskite……..22 I.6. La solution solide PZT…………23 I.6.1. Diagramme de phase de PZT (la phase morphotropique)23 I.6.2. Effet du dopage dans les céramiques de PZT…………………………………………..25 I.6.3. Revu de littérature : Les céramiques PZT dopées………………...……………………26 Conclusion……………………………………………………………………………………29 Références bibliographiques………………………………………………………………….30 Chapitre II : Techniques expérimentales : élaboration et caractérisation II.1. Choix des matériaux et des dopants……..33 II.2. Matières premières………………35 II.3.1. Procédé d’élaboration par la méthode céramique (la voie solide)…………………….35 II.4. Caractérisations structurales et morphologiques…………………………...……………38 II.4.1. Technique de diffraction des rayons X (DRX) et affinement Rietveld………………..38 II.4.2. Mesure de la densité (d) et la porosité (P)……………………………………………..40 II.4.3. Le microscope électronique à balayage (MEB) et la spectroscopie à dispersion en énergie(EDX41 II.4.4. La spectroscopie Raman……………….43 II.4.5. Spectroscopie IR………………………….43 II.5. Caractérisation électrique……………………………..44 II.5.1. Mesures de propriétés diélectriques…………44 II.5.2. Mesures de propriétés piézoélectriques………..46 II.5.1.1. Polarisation des échantillons………………..46 II.5.1.2. Mesures du coefficient piézoélectrique d33……………47 II.5.1.3. Mesures du coefficient électromécaniqu….48 II.5.2. Mesures de propriétés ferroélectriques…………….………………….49 II.5.2.1. Cycles d'hystérésis…………..49 Conclusion………….50 Références bibliographiques……….51 Chapitre III : Les propriétés structurales et morphologiques des céramiques ternaires PSZT-PSMI-PSZS III.1. Synthèse des poudres……53 III.2. Caractérisation des poudres……………….54 III.2.1. Caractérisation des poudres par la spectroscopie infrarouge…………………………54 III.2.2. Diffraction des rayons X sur poudres…………………………………………………55 III.3. Densité des céramiques PSZT-PSMI-PSZS frittées…………………………………….57 III.3.1. Effet de la température de frittage sur la densité……………...………………………57 III.3.2. Effet de la substitution du samarium sur la densité………………...…………………58 III.4. Caractérisation structurale des céramiques PSZT-PSMI-PSZS…………...……………59 III.4.1. L’analyse par diffraction des rayons X………………………………………….……59 III.4.2. L’analyse par la méthode de Rietveld………………………………………...………61 III.4.2.1. Evolution des paramètres de maille en fonction de la concentration du dopant……65 III.5. Caractérisation morphologique et microanalyse………………………………………..66 III.5.1. Caractérisation par microscopie électronique à balayage (MEB)…………………….66 III.5.1.1. Evolution de la taille moyenne des grains en fonction de la concentration en Samarium.68 III.5.2. Caractérisation par la spectroscopie d’énergie dispersive (EDX)…………………….71 III.6. L’analyse par spectroscopie Raman…………………………………………….72 Conclusion……………………74 Références bibliographiques…………………….75 Chapitre IV : Effet de l'oxyde de samarium sur les propriétés électriques des céramiques PZT-PMI-PZS IV.1. Étude des propriétés diélectriques……77 IV.1.1. Les permittivités et les pertes diélectriques……………77 IV.1.2. Études de conductivité………………….82 IV.2. Étude des propriétés piézoélectriques ...………..84 IV.2.1. Coefficient piézoélectrique d33…………………..84 IV.2.2. Coefficients électromécaniques…………………………………..85 IV.3. Étude des propriétés ferroélectrique……………90 IV.3.1. Cycles d'hystérésis………………………………………… IV.3.2. Cycles de déformation bipolaire (S-E) et les constantes d*33……..95 Conclusion………………………………98 Références bibliographiques………………………….99 Conclusion générale et perspectives…………………101 Annexes |
| Type de document : | Thése doctorat |
| En ligne : | http://thesis.univ-biskra.dz/id/eprint/6568 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut |
|---|---|---|---|
| TCH/115 | Théses de doctorat | bibliothèque sciences exactes | Consultable |
