Opacification de matériaux oxydes au passage solide-liquide : rôle de la structure et de la dynamique

par Myriam Eckes

Thèse de doctorat en Sciences physiques

Sous la direction de Mohammed Malki.

Le président du jury était Paolo Calvani.

Le jury était composé de Paolo Calvani, Ricardo Lobo, Pascal Ruello, José Luis Ribeiro, Benoit Gibert, Domingos De Sousa Meneses.

Les rapporteurs étaient Ricardo Lobo, Pascal Ruello.


  • Résumé

    Avec l’augmentation de la température, certains composés oxydes, transparents dans le proche infrarouge, deviennent progressivement opaques à l’approche de la fusion. Un tel comportement est inhabituel et impacte profondément leurs propriétés radiatives. Afin de comprendre ce phénomène, des mesures par spectroscopie d’émission infrarouge ont été effectuées depuis la température ambiante jusqu’à la fusion sur plusieurs oxydes cristallins (Mg2SiO4, LiAlO2, LiGaO2, ZnO, YAlO3, LaAlO3, LiNbO3, MgO). Ces données ont été complétées ponctuellement par des mesures de conductivité électriques, de RMN et de diffraction des rayons X en température. L’analyse des données expérimentales du facteur d’émission menée à l’aide d’un modèle de fonction diélectrique semi-quantique et incluant un terme de Drude étendu, a permis de caractériser finement la réponse de ces matériaux et de proposer une origine physique pour le mécanisme responsable de l’opacification. Le phénomène est thermiquement activé et peut être expliqué par la formation et la mobilité de polarons. Ce travail a également montré l’existence d’un lien étroit entre la microstructure des composés et les caractéristiques de l’opacification.

  • Titre traduit

    Opacification of dielectric oxides near the melting point


  • Résumé

    With increasing temperature, some oxide compounds that are transparent in the near infrared range become progressively opaque when approaching the liquid phase. Such a behavior is unusual and deeply impacts their thermal radiative properties. To understand this phenomenon, infrared emittance spectra were acquired from room temperature up to the liquid state on several crystalline oxides (Mg2SiO4, LiAlO2, LiGaO2, ZnO, YAlO3, LaAlO3, LiNbO3, MgO). These data have been selectively completed by electrical conductivity measurements, NMR and X-ray diffraction experiments versus temperature. The analysis of the experimental emittance data with a semi-quantum dielectric function model including an extended Drude term, allowed to characterize finely the material responses and to suggest a physical origin for the opacification mechanism. The phenomenon is thermally activated and can be explained by the formation and the mobility of polarons. This work also showed the existence of a close link between the material microstructure and the characteristics of the opacification.


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