Développement de capteurs piézoélectriques interdigités flexibles pour la caractérisation ultrasonore des revêtements

Development of flexibles interdigitated piezoelectric sensors for ultrasonic charaterization of coatings

• Auteur / Autrice : Rafatou Takpara
• Direction : Marc Duquennoy, Christian Courtois, Mohammadi Ouaftouh
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Optique et lasers. Physico-chimie. Atmosphère
• Date : Soutenance le 04/12/2015
• Etablissement(s) : Valenciennes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - Laboratoire des matériaux céramiques et procédés associés (Maubeuge, Nord ; 1998-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Jury : Président / Présidente : Marc Poorteman
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marc Duquennoy, Christian Courtois, Mohammadi Ouaftouh, Dominique Certon, Pascal Marchet, Mohamed Rguiti
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Certon, Pascal Marchet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux piézoélectriques

Contrôle non destructif

Ondes acoustiques de surface

Capteurs piézoélectriques

Mots clés libres

Capteur IDT

Capteur à onde de surface

Capteur flexible

CND ultrasonore

SHM ultrasonore

Composites piézoélectriques 3-3

Composites piézoélectrique 3-0

IDT sensor

SAW sensor

Flexible sensor

Ultrasonic NDT

Ultrasonic SHM

3-3 piezoelectric composite

3-0 piezoelectric composite

Résumé

Ce travail porte sur la réalisation de capteurs interdigités (IDT pour InterDigital Transducer) sur des supports piézoélectriques. L’enjeu est double puisqu’il s’agit premièrement de disposer de capteurs efficaces pour générer des ondes de surface acoustiques (SAW pour Surface Acoustic Wave) afin de caractériser la qualité des revêtements et des surfaces de structures. Le deuxième objectif de cette étude est de rendre ces capteurs IDT flexibles afin qu’ils puissent s’adapter non seulement aux différentes géométries planes ou non mais aussi pour qu’ils soient capables de supporter les déformations des structures au cours de leur utilisation. En général, les matériaux piézoélectriques sont rigides et le caractère souple des matériaux est souvent en opposition avec les performances piézoélectriques de ces derniers ; nous avons donc développé des matériaux qui répondent à ces deux exigences : la performance piézoélectrique et la souplesse. Enfin, nous avons privilégié des technologies relativement bon marché pour développer ces capteurs afin d’envisager par la suite, un contrôle continu des structures en intégrant ces capteurs à demeure sur ces dernières.

This work deals with the realization of interdigital sensors (IDT for InterDigital Transducer) on piezoelectric substrates. There is a dual challenge since firstly, the aim is to have efficient sensors to generate surface acoustic waves (SAW) in order to characterize the quality of the coatings and structure surfaces. The second objective of this study is to make these IDT sensors flexible so as to adapt to different geometries of structures and to be able to put up with the deformations of structures in use. Typically, piezoelectric materials are rigid and the flexible nature of the materials is often in opposition to the piezoelectric performance of the latter. We developed materials that meet these two requirements: piezoelectricity and flexibility. Finally, we gave greater importance to relatively cheap technologies to develop these sensors because this allows then to consider continuous monitoring (structural health monitoring) by incorporating these sensors permanently on the structures to be tested.