Synthèse et caractérisation morphologique de matériau BT dopé

Abstract

Nous avons été habitués aux matériaux traditionnels (bois cuir, laine...) et connu la révolution des matières plastiques et des composites. Mais le défi de nos jours, ce sont les matériaux dits intelligents qui peuvent changer de forme, de couleur ou de conductivité selon leur environnement. On trouve ces matériaux dans les alliages à mémoire de forme, les matériaux piézo-électriques, magnétostrictifs ou électro rhéologiques connaissent déjà de nombreuses applications [1-3]. Actuellement, les matériaux ferroélectriques-piézoélectriques les plus couramment employés sont des céramiques à base de PZT ou PbMg1/3Nb2/3O3 (PMN), mais ils sont nuisibles pour l'environnement, à cause des oxydes de plomb qui s'évaporent (à 800°C) pendant leur fabrication. Pour limiter les pollutions provenant de ces industries, la directive RoHS (“Restriction of the use of certain Hazardous Substances”) est entrée en vigueur le 1er Juillet 2006. Pour les raisons évoquées précédemment, la recherche s’est orientée vers la synthèse et la caractérisation de matériaux sans Plomb [4]. Durant, ces vingt dernières années, une activité de recherche a été dédiée à l’étude de composés sans plomb. Parmi les composés émergeants, susceptibles de présenter des propriétés adéquates figurent principalement les phases d’Aurivillius (Bi4Ti3O12, Bi7Ti4NbO21 …), les niobates d’alcalins (Li/Na/K) NbO3, les titanates de bismuth et d’alcalin (Na/K) Bi 0.5TiO3, les titanates de baryum [5], et le système binaire Bi- based pérovskite or (1-x) alcalins/ BiTiO3-x pérovskite [6]. Dans ce contexte, l’objet de ce mémoire est de montrer l’intérêt de la structure pérovskite BT dopé dans le domaine de céramique sans plomb, de les synthétiser et de les caractériser on utilisant la technique des poudres pour l’identification des phases et les paramètres cristallines à partir des rais de diffraction des rayons X (DRX) sans oublier les autres technique d’analyses morphologique MEB et IR. Le présent travail se compose de trois chapitres :  Le chapitre I, et consacré à un aperçu général sur les différentes types de céramique ainsi qu’un bibliographique intéressement sur la pérovskite dopées à base de plomb tel que (PZT) et sans plomb comme les titanates de bismuth et d’alcalin.  le deuxième chapitre, on évoque une représentation du procédé de synthèse des poudres de formule générale Bi0.5 (Na0.4, K0.1) TiO3, Bi0.5 (Ni2/3,Ta1/3)0.1Ti0.9O3 et (97%BNKT +3%BNTT) par la méthode classique (solide –solide) que nous avons utilisée pour l’élaboration des poudres ainsi que leurs techniques de caractérisation (DRX, MEB et IR).  Le dernier chapitre est consacré à l’étude morphologique et structurale des solutions solides BT dopées et les discussions des résultats obtenus. En fin, nous résumons l’essentiel de notre travail dans une conclusion générale.