Structures et propriétés électromécaniques de céramiques de Pb (Mg 1/3 Mb 2/3) O3-PbTiO3 : application au contrôle actif de vibrations

par Olivier Noblanc

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Gilbert Calvarin.


  • Résumé

    Des solutions solides de composition (1-x) Pb (Mg1/3Nb2/3) O3 - x PbTiO3 avec 0. 1 x 0. 4 ont été préparées par une méthode classique de synthèse et frittées entre 1150 et 1260 C°. Une étude structurale et l'étude des caractéristiques diélectriques et électromécaniques ont été menées en parallèle. Pour l'étude structurale, les céramiques de composition x = 0. 25, 0. 30, 0. 35 et 0. 40 sont finement broyées. Les poudres obtenues sont étudiées par diffraction des rayons x en fonction de la température à l'aide d'un goniomètre à haute résolution angulaire. Nous avons mis en évidence deux structures polaires de symétrie rhomboédrique et tetragonale. Elles coexistent dans un intervalle de température plus ou moins étendu pour les compositions x = 0. 30, 0. 35 et 0. 40. Les paramètres de mailles des différentes phases polaires et des phases cubiques sont déterminés en fonction de la température. Pour les compositions x = 0. 25 et 0. 35, un affinement des diagrammes de diffraction des rayons x et des neutrons par la méthode de Rietveld à plusieurs températures a permis de préciser la position des atomes dans la maille pérovskite ainsi que leur agitation thermique. Pour les phases polaires nous avons montré que la polarisation résulte presque exclusivement du déplacement du réseau d'oxygène par rapport au réseau du plomb. Les caractéristiques diélectriques et ferroélectriques des céramiques évoluent avec la composition. D’un comportement caractéristique d'un relaxeur (x = 0. 10) les solutions solides présentent des propriétés qui se rapprochent de celle d'un ferroélectrique conventionnel quand la quantité de PbTiO3 augmente. Néanmoins certaines différences continuent à exister et nous ont permis de conclure que les nanorégions polaires caractéristiques des relaxeurs continuent à exister dans les solutions solides de PMN/PT même si celles-ci transitent en phase polaire. Les caractéristiques électromécaniques (constantes piézoélectriques et constantes d'électrostriction) ont été mesurées. La composition x = 0. 35 présente notamment un coefficient piézoélectrique d#3#3 = 580. 10#-#1#2 m/v. A partir des valeurs des constantes d'électrostriction, des constantes diélectriques mesurées sur des céramiques et des déformations spontanées mesurées sur des poudres nous avons calculé les propriétés intrinsèques des matériaux en utilisant des modèles de type Voigt et Reuss ou Bruggeman. Le calcul de la polarisation spontanée montre qu'elle ne peut résulter de la seule contribution de la matrice polaire ce qui confirme quantitativement l'existence des nanorégions polaires dans une matrice elle même polaire. Un démonstrateur de contrôle actif de vibrations a été réalise en utilisant un actionneur de composition x = 0. 35. Il montre que l'on peut amplifier ou réduire les vibrations d'une structure en jouant sur le déphasage du signal électrique entre le capteur et l'actionneur piézoélectrique

  • Titre traduit

    Structural and electromechanical properties of Pb (Mg 1/3 Mb 2/3) O3-PbTiO3 ceramics : application to active vibrations control


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Informations

  • Détails : 1 vol. (222 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 100 réf.

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 56450
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