Etude des propriétés diélectriques, piézoélectriques et mécaniques d'un système complexe céramique-copolymère VF2-TrFE

= Study of the dielectric, piezoelectric and mechanical properties of a ceramic-VF 2/TrFE copolymer complex system

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste Ngoma
• Direction : Jeanine Paletto
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Matériaux
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GEMPPM - Groupe d’Etudes de Métallurgie Physique et de Physique des Matériaux (Lyon, INSA)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Piézoélectricité

Copolymères

Matériaux céramiques

Résumé

Les piézoplastiques et les composites céramique - polymère piézoélectriques sont maintenant fréquemment utilisés comme éléments actifs dans les capteurs hydrophones. Ces matériaux possèdent par rapport aux céramiques des propriétés mécaniques très intéressantes. Dans un premier temps, nous avons étudié le copolymère VF2/TrFE pur, utilisé comme matrice de nos systèmes composites. La spectrométrie mécanique constitue ici une technique particulièrement originale utilisée en complément avec d'autres techniques plus classiques. Les informations obtenues par cette technique ont été discutés en termes de mélange de deux phases cristallines : ferro et paraélectrique dans la zone de transition. Dans un deuxième temps, nous avons étudié des mélanges céramique - copolymère VF2/TrFE de connexité 0-3. Du point de vue piézoélectrique, les résultats obtenus sont comparables à ceux présentés dans la littérature pour le cas des composites à matrice polymères non piézoélectriques. Les théories développée pour modéliser les coefficients diélectriques et piézoélectriques décrivent convenablement les résultats obtenus et nous ont permis de relier le comportement macroscopique des composites à l'arrangement de chaque phase. Pour améliorer les valeurs des coefficients piézoélectriques et sur la base des informations ci-dessus, nous avons également préparé des composites de connexité 3-3 de caractéristiques piézoélectriques plus intéressantes.

Piezoplastics and ceramic-polymer piezoelectric composites are now widely used as components in hydrophone devices. These materials exhibit very interesting mechanical properties. In the first part of the study, the bulk VF2/TrFE copolymer is studied using several complementary techniques including dynamic mechanical spectroscopy. The results are discussed in terms of two crystalline phases (ferro-and para-electric) at the transition. . In the second part, ceramic- copolymer composites obtained with a 0-3 connectivity are studied. The piezoelectric properties of the composites thus prepared are equivalent to those of other composites made with a non piezoelectric polymer matrix. The theories developed to analyse the dielectric and piezoelectric coefficients satisfactorily fit the data and enabled us to relate the macroscopic behaviour of the composites to their microscopic phase morphology. In order to improve the value of the piezoelectric coefficients, and on the basis of this work, composites with various other connectivities were prepared. This work enabled us to improve our knowledge of the fundamental relationships between elaboration processes microstructure, and physical properties of the composites and to obtain new composites with 3-3 connectivity that exhibit better piezoelectric characteristics.