Céramiques orientées hautes performances : PB (Mg1/3Nb2/3) O3-PbTiO3 par croissance interfaciale
Institution:
Lyon, INSADisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Relaxor single crystals, poled along <001> axis, exhibit a longitudinal coupling coefficient k33 ~ 90% and a high piezoelectric coefficient d33 > 2000 pC. N-1. While expensive crystal growth techniques for relaxor material are advancing, it is worth developing an alternative low-cost production method based on strongly oriented or textured ceramics. To induce a high texture degree, homoepitaxial templated grain growth with cubic PMN-PT seeds has been used. PMN-PT cubic crystals of ~ 50x50x50 µm3, grown by flux method, were dispersed in nano-powders of PMN-PT and mixed with organic binder to obtain a homogenous slurry. The mixture was tape cast using a doctor blade and green tapes were sintered. High degree of <001> fibre texture was obtained and a Lotgering factor of 0. 95 was measured. Ceramics exhibit increased piezoelectric properties: coupling coefficient kp ~ 0. 66, kt ~ 0. 52 and k31 ~ 0. 44. These coefficients are 10 to 15% higher than those of ceramics manufactured by conventional methods.
Abstract FR:
Les monocristaux piézoélectriques relaxeurs, polarisés suivant l'axe <001>, présentent des coefficients de couplage longitudinaux k33 ~ 90% et des constantes piézoélectriques d33 > 2000 pC. N-1. Alors que les techniques coûteuses de croissance de monocristaux pour les relaxeurs sont actuellement fortement étudiées, une voie alternative consisterait à produire des céramiques fortement orientées à bas-coût. Afin d'orienter les grains de la céramique, des croissances par homoépitaxie, aussi appelées croissances interfaciales, ont été réalisées à partir de germes cubiques de PMN-PT. Les germes cubiques de PMN-PT d'environ 50x50x50 æm3 ont été réalisés par croissance en flux et dispersés dans une nano-poudre de PMN-PT. Des agents organiques de différentes natures ont été ajoutés afin d'obtenir une barbotine homogène. Des bandes coulées sont ainsi fabriquées et les empilements réalisés sont frittés afin d'obtenir les céramiques orientées. Un haut degré de texture de fibre suivant la direction <001> a été obtenu et des facteurs de Lotgering allant jusqu'à 0,95 ont été mesurés. Ces céramiques ont des propriétés piézoélectriques accrues et notamment les coefficients de couplage : kp ~ 0,66, kt ~ 0,52 et k31 ~ 0,44. Ces coefficients sont 10 à 15% plus importants que ceux obtenus avec des céramiques classiques.