Synth?se de nouvelles c?ramiques polycristallines transparentes par cristallisation compl?te du verre

par Marina Boyer

Thèse de doctorat en Sciences des mat?riaux

Sous la direction de Mathieu Allix.

Le président du jury était Christophe Dujardin.

Le jury était composé de Mathieu Allix, Christophe Dujardin, Michel Mortier, Denis Pelloquin, Caroline Andreazza, Monique Comte, Yannick Ledemi.

Les rapporteurs étaient Michel Mortier, Denis Pelloquin.


  • Résumé

    Les c?ramiques polycristallines transparentes sont une classe ?mergente de mat?riaux pour des applications optiques et photoniques. Au cours de cette th?se, nous avons utilis? une m?thode innovante pour ?laborer de tels mat?riaux : la cristallisation compl?te d'un verre parent. Ce proc?d? permet d'obtenir de nouvelles c?ramiques polycristallines transparentes gr?ce ? l'absence de porosit?, inh?rente ? la fabrication du verre parent et aussi d'acc?der ? de nouvelles phases cristallines. Deux ?tudes ont ?t? men?es pour am?liorer la vitrification de la composition BaAl?O? (1?re c?ramique transparente obtenue par cristallisation compl?te du verre). Des r?sultats surprenants ont ?t? obtenus avec la cristallisation d'une nouvelle phase (BaGa?O?) ou avec la synth?se de c?ramiques biphasiques transparentes BaAl?O? - BaAl?O? dont la transparence est fortement am?lior?e par rapport ? la c?ramique de BaAl?O?, gr?ce ? la cristallisation d'une seconde phase BaAl?O?, limitant la croissance des grains bir?fringents de BaAl?O?. Des c?ramiques polycristallines transparentes appartenant ? la famille des m?lilites, de formule g?n?rale Sr??xRE??xGa?O??x?? (RE : rare earth), ont aussi ?t? synth?tis?es. Des propri?t?s d'?mission de lumi?re visible ont ?t? mises en ?vidence ? partir des compositions SrGdGa?O? et SrYbGa?O?. Cette famille de c?ramiques polycristallines transparentes ouvre la voie ? d'autres applications o? l'absence totale de porosit? ainsi que l'?laboration de nouvelles phases cristallines inaccessibles par r?action ? l'?tat solide sont des facteurs cl?s. Ces possibilit?s ont ?t? d?montr?es dans le cas de c?ramiques transparentes pr?sentant une importante conductivit? ionique.

  • Titre traduit

    Synthesis of new transparent polycrystalline ceramics from full glass crystallization


  • Résumé

    Transparent polycrystalline ceramic is an emerging class of optic and photonic materials. During this thesis, we used an innovative method to elaborate such materials: the full glass crystallization. This process permits to obtain new transparent polycristalline ceramics through the lack of porosity, inherent to the parent glass and to access to new crystalline phases. Two studies were leaded to improve the glass forming ability of the BaAl?O? composition (1st transparent ceramic obtained from full glass crystallization). Surprising results were obtained with the crystallization of a new phase (BaGa?O?) or with the synthesis of two-phase transparent ceramics (BaAl?O? ? BaAl?O?) where the transparency is considerably enhanced compared to the BaAl?O? ceramic thanks to a second phase crystallization (BaAl?O?), limiting the growth of the birefringent BaAl?O? grains. Transparent polycristalline ceramics belonging to the melilite family, with Sr??xRE??xGa?O??x?? (RE: rare earth) general formulae were also synthesized. White light emission properties have been demonstrated from the SrGdGa?O? and SrYbGa?O? compositions. This family opens the way to others applications where the total absence of porosity with the elaboration of new crystalline phases unattainable by solid state reaction are key factors. These possibilities were demonstrated in the case of transparent polycristalline ceramics showing an important ionic conductivity.


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