Matériaux monocristallins à forte activité piézoélectrique (élaboration, caractérisation et application)

Abstract

Le travail traite de l'élaboration par la méthode Bridgman et par Bridgman modifié des monocristaux monophasiques PZN-PT et PMN-Pt de formulation générale Pb(Zn1/3Nb2/3)1-xTixO3 et Pb(Mg1/3Nb2/3)1-xTixO3. Après avoir caractérisé le monocristal PZN-0,045PT montrant ainsi la faisabilité de la croissance de cette formulation par Bridgman modifié, une étude comparative a montré que les propriétés des cristaux dépendent peu de la méthode de synthèse utilisée. Le problème de la ségrégation de titane dans les composites PMN-xPT élaborés par la méthode Bridgman classique a été mis en évidence. Il induit de fortes variations de composition et par conséquent de propriétés structurales, diélectriques et piézoélectriques le long du lingot cristallin ; le comportement des matériaux élaborés sous différentes conditions d'excitation contrainte uniaxiale et cycle thermique a été étudié. Cette étude permet de déterminer leurs limites de fonctionnement. L'application des matériaux PMN-0,25PT a été également étudiée. Il s'agit d'une poutre vibrante avec un élément piézoélectrique (cristal et céramique de même composition) qui permet de tester et de comparer les deux inserts en terme de récupération d'énergie.The work treats synthesis by the Bridgman method and modified Bridgman of single crystals PZN-PT and PMN-PT with a general formulation Pb(Zn1/3Nb2/3)1-xTixO3 et Pb(Mg1/3Nb2/3)1-xTixO3. After the characterization of PZN-0,045PT single crystal which showing the feasibility of the growth of this formulation by modified Bridgman, a comparative study that the properties of the crystals depend little on the synthesis method used. The phenomenon of titanium segregation in the PMN-xPT compositions synthesized by the Bridgman method was studied. It induced strong variations of composition and consequently of structural, dielectric and piezoelectric properties along the ingot of crystal. The behavior of materials under various conditions (uniaxial stress and thermal cycle) was studied. In order to point out the limiting factors in term of transducers performances. The application of PMN-0,25PT was also studied. The objective of the study is to test and compare ceramic and single crystal shapes harvesting energy using a vibrating beam with a piezoelectric element.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF