Projet FCE

Développement et optimisation des propriétés d’usage de céramiques piézoélectriques sans plomb, frittées par Spark Plasma Sintering

Le projet a pour ambition de maîtriser la fabrication de matériaux sous forme céramique, obtenue en frittage par Spark Plasma Sintering en comparaison du frittage conventionnel, avec des tailles d'échantillons compatibles avec les procédés de fabrication des transducteurs à l’échelle industrielle. L’enjeu est de développer des matériaux piézoélectriques sans plomb, très largement utilisés actuellement et que les normes européennes ROHs et internationales REACH souhaitent éradiquer des dispositifs.

Contexte et partenariat

Dans le contexte où le plomb est en voie de disparition dans la conception de matériaux piézoélectriques, il devient urgent de trouver une alternative compétitive et innovante. Ces matériaux qui ont la propriété de convertir l'énergie électrique en énergie mécanique et vice-versa sont aujourd'hui de plus en plus répandus dans les technologies qui nous entourent (automobile, domotique, imagerie médicale, capteurs actionneurs, sonars...). Le matériau le plus utilisé jusqu’ici pour fabriquer l’élément piézoélectrique est le PbZrTiO3 (PZT) qui incorpore une grande quantité de plomb. Or celui-ci et peut s’avérer très toxique, en particulier en fin de vie du dispositif (pollution des sols et des eaux, avec un risque pour la santé (saturnisme) et l’environnement). Le projet développé au GREMAN (UMR 7347-Université de Tours-CNRS-INSA CVL), en partenariat avec la société Vermon (Tours), s’intéresse aux céramiques sans plomb intégrées dans la fabrication de sondes et de capteurs ultrasonores pour l’imagerie médicale et le contrôle non-destructif.

Objectifs scientifiques

Scientifiquement, ce projet a pour objectif, à la lumière des résultats intéressants déjà obtenus grâce au frittage par Spark Plasma Sintering et des connaissances acquises au laboratoire GREMAN sur le composé (K,Na)NbO3,qui présente de grande similitudes avec PZT, de produire des échantillons de plus grande taille, de les évaluer et de les caractériser totalement (structure, microstructure, propriétés ferroélectriques et piézoélectriques), afin de réaliser des éléments intégrables dans des transducteurs et pouvant répondre à différentes demandes pour des applications spécifiques.