Elaboration de céramiques piézoélectriques à base de niobate de lithium

par Lahbib Nibou

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux céramiques et traitements de surface

Sous la direction de Jean-Pierre Mercurio.


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  • Résumé

    Les cristaux de niobate de lithium, compose ferroelectrique a temperature de curie tres elevee presentant d'excellentes proprietes piezoelectriques, pyroelectriques et optiques sont couramment utilises dans de nombreux dispositifs (transducteurs a haute frequence et haute temperature, detecteurs infrarouge, guides d'ondes optiques, filtres haute frequence, etc. ). La fabrication de capteurs ultrasonores ou d'accelerometres a base de niobate de lithium susceptibles de fonctionner a haute temperature necessite l'utilisation de ceramiques denses a microstructure controlee. Une etude de la preparation par voie sol-gel de poudres de diverses compositions comprises entre linbo#3 et nanbo#3 a ete entreprise. L'utilisation de pentaethoxyde de niobium en solution dans l'ethanol absolu et d'acetate de lithium et/ou de sodium en solution dans l'acide acetique glacial donne, sous balayage d'air sec, une sol limpide dont la gelification est assuree par hydrolyse a l'eau ultrapure. Apres sechage a 100c, l'evolution de xerogels a ete etudiee en fonction de la temperature par analyse thermogravimetrique, analyse thermique differentielle, diffraction x et microscopie electronique a balayage. En regle generale, apres elimination des composes organiques, la cristallisation se produit aux environs de 400-450c. Les resultats experimentaux ont permis de preciser l'existence d'une grande lacune de miscibilite (0,07 x 0,85 mol% na) separant les domaines monophases de type linbo#3 et nanbo#3 respectivement. Une etude comparative de l'evolution de la surface specifique (bet) et de la morphologie de la poudre (meb) en fonction de la temperature a permis de preciser les conditions optimales de calcination. Les poudres calcinees a 700c pendant 48h ont conduit, par l'utilisation de profils thermiques appropries et a 1000c, a l'obtention de ceramiques presentant des taux de compacite de 96-97%. Une electrode adaptee a des applications a haute temperature a ete mise au point et les ceramiques ainsi metallisees ont ete testees dans des dispositifs piezoelectriques prototypes. L'etude combinee des proprietes thermiques, structurales et electriques a permis de proposer une ebauche de diagramme de phases du systeme linbo#3-nanbo#3

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Informations

  • Détails : 141 p

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
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