Synthèse par frittage flash réactif de manganites magnétocaloriques pour application domestique

par Yassine Regaieg

Thèse de doctorat en Surfaces, interfaces, matériaux fonctionnels

Sous la direction de Souad Ammar et de Abdelwaleb Cheikrouhou.

Soutenue en 2013

à Paris 7 en cotutelle avec l'Université de Sfax .


  • Résumé

    Ce travail avait pour objectif de synthétiser par une méthode originale, le frittage flash réactif (SPS : Spark Plasma Sintering), des manganites et d'étudier leurs propriétés structurales, microstructurales, magnétiques, et magnétocaloriques avec le souci constant de corréler l'effet des conditions de synthèse aux caractéristiques mesurées. La méthode de synthèse a été mise au point et optimisée pour l'élaboration de LaMnO₃ avant d'être appliquée à des dérivés dopés par substitution partielle sur le site A de la pérovskite, les familles La₀,₆₇Ca₀,₃₃₋xSrxMnO₃ et La₀,₈₅Na₀,₁₅₋xKxMnO₃. Les différents manganites sont obtenus en moins d'une demi-heure, à des températures de 800 à 1000°C. Ils sont denses et composés de grains fins (environ 100 nm). Leur structure est similaire à ceux obtenus par voie céramique mais des études XANES sur le composé dopé au calcium ont montré que le rapport Mn3~VMn4+ est plus important du fait des conditions réductrices de la SPS. Les mesures magnétiques ont mis en évidence la formation de clusters de manganèse ferromagnétiques dans le domaine paramagnétique. Nos matériaux ont une aimantation moins élevée comparée à ceux à gros gains obtenus par voie céramique mais cette baisse est compensée par un élargissement de la transition para-ferromagnétique, résultant en des valeurs de puissance relative de refroidissement (RCP) équivalents. Pour les meilleurs systèmes, La₀,₆₇Ca₀,₁₈₋Sr₀,₁₅MnO₃ et La₀,₈₅Na₀,₁₅MnO₃, la valeur de la RCP sous 5T autour de la température ambiante correspond à 78-77% de celle du gadolinium, faisant de ces derniers des candidats sérieux pour la réfrigération magnétique domestique et économiquement avantageux.

  • Titre traduit

    Synthesis by reactive spark plasma sintering of magnetocaloric manganites for domestic application


  • Résumé

    The goal of this work was to synthesize manganites by an original method, Reactive Spark Plasma Sintering (R-SPS), and to study their structural, microstructural, magnetic, and magnetocaloric properties with the constant concern to correlate the synthesis conditions to the measured characteristics. The synthesis method bas been developed and optimized for the LaMnO₃ compound before being applied to the doped derivatives La₀,₆₇Ca₀,₃₃₋xSrxMnO₃ et La₀,₈₅Na₀,₁₅₋xKxMnO₃, obtained by partial substitution on site A of the perovskite. All the manganites are obtained in less than half an hour, at temperatures from 800 to 1000°C. They are dense and composed of fine grains (about 100 nm). Their structure is similar to those obtained by the ceramic route but XANES studies on the compound doped with calcium have shown that the ratio Mn3+/Mn4+ is higher because of the reducing conditions of the SPS. Magnetic measurements revealed the formation of ferromagnetic manganese clusters in the paramagnetic regime. Our materials have a lower magnetization compared to the micrometric grain-sized compounds obtained by the ceramic route but this lower value is compensated by a broadening of the para to ferromagnetic transition, resulting in similar relative cooling powers (RCP). For the best Systems, La₀,₆₇Ca₀,₁₈₋Sr₀,₁₅MnO₃ and La₀,₈₅Na₀,₁₅MnO₃,, the RCP values under 5T around room temperature are 78-77% of that observed for gadolinium, making them good candidates for domestic magnetic refrigeration and economically advantageous.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (IV-184 p.)
  • Annexes : 167 réf.

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