Étude de système quaternaire xPbZrO3-yPbTiO3- zPb(Mg1/3, Nb2/3)1/2O3- zPb(Ni1/3,Sb2/3)1/2O3 près de la frontière morphotropique de phase(FPM)

Abstract

Dans ce travail de recherche nous nous sommes intéressés à l’élaboration et la caractérisation des céramiques ferroélectriques dans un système quaternaire Pb1-x Mx[Zr0,50,Ti0,48 (Mg1/3,Nb2/3)0,01 (Ni1/3,Sb2/3)0,01]O3, abrégée PZTMNNS-Mx, près de la MPB. Un dopage, en site A de la structure pérovskite, avec un taux fixe : x=2% par certains aditifs Mx: Gd ; Eu ; Ca ; Sr a été réalisé sur ce système. L’objectif principal de cette étude est de voir l’effet de ce nouveau dopage et sa corrélation avec tous les paramètres structuraux et physiques. Pour cela, quatre compositions (PZTMNNS-Gd ; PZTMNNS-Eu ; PZTMNNS-Ca et PZTMNNS-Sr) ont été préparées par la méthode de synthèse à voie solide. Dans un premier temps, une étude détaillée sur les conditions thermiques (température, vitesse de chauffe et temps de maintien) a été menée pour optimiser le profil thermique de la formation de la phase pérovskite PZT, pour nos composés. Cette étude nous a permis de suggérer le profil thermique : Tcal=900°C ; V=2°/min ; t=6h pour la synthèse de toutes les compositions. Dans un second temps, une étude détaillée sur l’influence de chaque cation choisi sur les caractéristiques structurales, diélectriques et mécaniques du système de base, a été réalisée. Différentes techniques de caractérisation ont été utilise pour cette étude. Pour la caractérisation structurale : la Pycnomètrie à Hélium, la Granulométrie Laser, le MEB, le EDS, le DRX, le RAMAN et pour la caractérisation diélectrique : un pont d’impédance et pour la caractérisation mécaniques: l’échographies ultrasonore. Les résultats ainsi obtenus nous ont révélés que, les quatre systèmes cristallisent dans la phase MPB, et leur structure est stable à une température de frittage de 1180°C, ce qui a été confirmé par l’étude Raman. Ces systèmes peuvent être considérés comme des céramiques douces. Ils ont montré une forte réponse électrique dans une large gamme de température et de fréquences en spécifiant les deux systèmes PZTMNNS-Gd ; PZTMNNS-Eu. Le système PZTMNNS-Sr a montré un comportement relaxeur comparant au système PZTMNNS-Gd qui a montré un comportement ferroélectrique normal. Ces propriétés rendent nos matériaux utiles dans différents domaines.