Elaboration et caractérisations de composites chargés en ferrite spinelle à morphologie contrôlée pour utilisations micro-ondes

par Sylvain Hallynck

Thèse de doctorat en Physicochimie des matériaux

Sous la direction de Serge Vilminot.

Soutenue en 2005

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    Dans ce travail, les propriétés électromagnétiques en fréquence de composites chargés en plaquettes de ferrite spinelle de nickel-zinc (Ni1-xZnxFe2O4) ont été étudiées. Dans un premier temps la synthèse des plaquettes de ferrite spinelle a été mise au point. Elle s'effectue en deux étapes. Il s'agit tout d'abord d'obtenir par synthèse hydrothermale des plaquettes d'hématite (-Fe2O3) monocristallines dont il est possible de contrôler le diamètre entre 30 et 300 µm. Celles-ci subissent ensuite une transformation topotactique en ferrite spinelle par réaction en sel fondu. Les plaquettes obtenues sont polycristallines texturées. Il est possible d'accroître la taille des cristallites qui les composent en augmentant la température de réaction de 1000 à 1200°C. Dans une deuxième partie, des bandes fines (250 µm) de composite sont obtenues par coulage en bande. Deux techniques ont été développées. L'une permet d'élaborer des composites à taux de charge variable grâce à la solidification de polyvinylbutyral par évaporation de solvant. L'autre est basée sur la polymérisation in-situ de butylméthacrylate. Des coulages ont également été effectués sous champ magnétique afin d'améliorer l'orientation à plat des particules. Des analyses quantitatives montrent l'effet texturant de ce champ et l'amélioration de l'orientation avec l'augmentation de la taille des plaquettes utilisées. Enfin, les perméabilité et permittivité dynamiques des composites ont été mesurées en monospire et en ligne coaxiale. On a ainsi pu démontrer l'importance de la morphologie de la charge. Des plaquettes permettent ainsi d'atteindre des valeurs de perméabilité plus élevées et à plus basse fréquence qu'une charge équivalente de forme sphéroïdale. Globalement, l'augmentation de la taille des plaquettes, des cristallites qui les composent et l'amélioration de la texture des composites permettent d'obtenir des valeurs de perméabilité plus élevées et ce à plus basse fréquence.

  • Titre traduit

    Development and characterizations of composites loaded with morphology controlled spinel ferrite particles for microwaves applications


  • Résumé

    In this work, the dynamic electromagnetic properties of composite materials loaded with nickel-zinc spinel ferrite platelets (Ni1-xZnxFe2O4) were studied. Firstly the synthesis of the ferrite platelets has been developed. It is carried out in two stages. Single crystal hematite (-Fe2O3) platelets are initially obtained by hydrothermal treatment. It is possible to control their diameter between 30 and 300 µm. In the second step, these particles undergo a topotactic transformation into spinel ferrite by molten salt reaction. The so obtained platelets are polycrystalline and textured. The size of the crystallites which compose them can be increased by rising the reaction temperature from 1000 to 1200°C. In a second part, fine composite sheets (250 µm) are obtained by tape casting. Two techniques were developed. The first one makes it possible to work out composites at variable load factor thanks to the solidification of polyvinylbutyral by solvent evaporation. The other one is based on in-situ polymerization of butylméthacrylate. Castings were also carried out under magnetic field in order to improve the orientation of the particles. Quantitative analyses show the texturing effect of this field and the improvement of the orientation with the increase in the size of the platelets used as load. Finally, the dynamic permeability and permittivity of the composites were measured in single coil and coaxial line. We have shown the importance of the load morphology. Platelets make it possible to reach higher permeability values at lower frequency than an equivalent load with spheroid form. All in all, the increase in the size of the platelets or of the crystallites which compose them and the improvement of the texture of the composites make it possible to obtain higher values of permeability at lower frequency.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (200 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.188-192

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2005;4840
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