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Piezoélectricité

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Piezoélectricité dans les ressources documentaires

  • Article de bases documentaires
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  • 10 mai 2011
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  • Réf : D3235

Applications des éléments piézoélectriques en électronique de puissance

Cet article s'intéresse aux applications de puissance des matériaux piézoélectriques. Ces matériaux sont utilisés depuis de nombreuses années, dans des applications telles que la génération ultrasonore ou l'actionnement. Récemment, d'autres applications sont apparues notamment avec le transformateur piézoélectrique et les micro-sources d'énergie. Le transformateur a trouvé un débouché commercial dans les alimentations de lampe à cathodes froides pour le rétro-éclairage. Les micro-sources piézoélectriques, dont l'énergie est issue de vibration ambiante, semblent promus à un bel avenir dans des applications telles que l'auto-alimentation des réseaux de capteurs abandonnés.

  • Article de bases documentaires : RECHERCHE ET INNOVATION
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  • 10 nov. 2013
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  • Réf : IN171

Réalisation de revêtements sol-gel par procédé jet d'encre

La mise au point de procédés industriels et de matériaux pour les nouvelles technologies pour l'énergie fait l'objet d'une recherche dynamique menée au sein du CEA/DAM (Direction des Applications Militaires), notamment via son centre du Ripault. Le procédé jet d'encre est présenté dans cet article en guise d'exemple. Le jet d'encre est une technique qui suscite l'intérêt de nombreux industriels et laboratoires de recherche pour réaliser des motifs de très petite taille (quelques centaines de ?m) à base de matériaux céramiques. La mise au point d'encres inorganiques constitue le verrou principal de cette technologie appliquée aux revêtements céramiques localisés. L'originalité de la démarche décrite réside dans l'utilisation de la chimie sol-gel pour élaborer des encres. Deux exemples sont présentés, un dans le domaine des piles à combustible haute température et l'autre dans celui des sondes haute fréquence pour l'imagerie médicale.

  • Article de bases documentaires
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  • 10 nov. 2012
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  • Réf : K740

Matériaux piézoélectriques : les céramiques oxydes à base de métaux de transition

Les matériaux ferroélectriques forment une classe importante de matériaux piézoélectriques. En effet, ils possèdent une polarisation électrique spontanée des domaines qui engendre des déformations mécaniques. Le couplage entre la modulation de la polarisation et les déformations du réseau dû à la piézoélectricité dans les matériaux ferroélectriques se caractérise par des variations notables de la polarisation (ou des déformations) quand on leur applique une contrainte mécanique (ou un champ électrique) et les ferroélectriques possèdent les plus forts coefficients piézoélectriques. Actuellement, les matériaux piézoélectriques les plus importants technologiquement sont les céramiques ferroélectriques de structure pérovskite à base de plomb comme les zircono-titanate de plomb (PZT), avec un domaine de solution solide qui s'étend du titanate de plomb jusqu'au zirconate de plomb. Dans ces structures pérovskites, les propriétés ferroélectriques varient continûment avec le taux de substitution cationique et un grand nombre de modifications chimiques sont possibles afin de moduler les propriétés piézoélectriques. De plus, il y a un comportement spécifique, présent dans toute une série de pérovskite à base de plomb, caractérisé par les transitions de phases ferroélectriques et qui se manifeste par la présence, dans un domaine étroit de composition, d'une frontière de phases morphotropiques appelée MPB, et pour laquelle les propriétés piézoélectriques sont maximales. Ces caractéristiques mettent bien en évidence le fait que ces pérovskites combinent les propriétés désirées pour un grand domaine d'applications. Les coefficients de couplage électromécaniques élevés des piézoélectriques ferroélectriques sont largement utilisés pour les applications de transduction (capteurs et actionneurs) et pour le filtrage large bande. Les matériaux piézoélectriques qui peuvent opérer à hautes températures sont recherchés pour des capteurs ou des actionneurs spécifiques et sont actuellement en cours de développement. Cependant, leur utilisation aux températures élevées requiert d'éviter les transitions de phases qui sont à l'origine de l'instabilité des propriétés avec la température. Ainsi, dans le cas des matériaux ferroélectriques, le challenge est d'obtenir une température de Curie nettement supérieure à celle de l'application. Cet article est divisé en quatre parties. Après un rappel des définitions de la piézoélectricité et l'établissement des lois constitutives pour décrire les propriétés des matériaux piézoélectrique, nous nous focalisons, dans la seconde partie, sur les matériaux ferroélectriques, en particulier ceux avec une structure pérovskite. Les relaxeurs et les polymères sont aussi abordés dans cette partie. Dans la troisième partie, les céramiques ferroélectriques de type PZT sont détaillées et les effets de la modulation des propriétés par la composition chimique et la microstructure sont décrits. Dans la quatrième partie, des exemples d'applications sont donnés et le cas des matériaux piézoélectriques pour les hautes températures est discuté.

  • Article de bases documentaires : FICHE PRATIQUE
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  • 19 févr. 2012
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  • Réf : 0615

« Reconcevoir » un produit avec l’analyse fonctionnelle : travail préliminaire et étapes de cet outil

L’analyse fonctionnelle (AF) est un outil simple et utilisable par tous. Elle est basée sur ce principe : tout système n’a de valeur que par les prestations qu’il apporte à l’utilisateur. Elle permet de rédiger le cahier des charges fonctionnel (CdCF).

Cette démarche convient à tout produit, système complet ou sous-système qu’il faut améliorer ou concevoir. Nous avons limité cette fiche à la « reconception » d’un produit existant.

L’analyse fonctionnelle (AF) est le socle pour entreprendre une analyse de la valeur (AV), une gestion de risques, les dessins techniques ou toute autre étude concernant un produit ou un système.

Nos fiches sont élaborées pour les petites et moyennes entreprises, où les moyens sont souvent limités et les ingénieurs pluridisciplinaires. À travers des exemples concrets, vous pourrez élaborer votre analyse fonctionnelle (AF).

Un travail préparatoire d’investigation s’impose. Vous pourrez ou non déléguer ce travail, le réaliser seul ou en groupe ; tout dépend de votre environnement. Pensez éventuellement à vous faire accompagner dans votre démarche par un consultant. Il vous fera gagner un temps précieux et vous orientera dans l’incertitude.

Rassemblez des informations capitales, constituez un groupe de travail et répondez à ces questions fondamentales :

  • Quels sont les acteurs de mon entreprise ? Quels rôles vont-ils jouer ?
  • Quelle personne inclure dans le groupe de travail ?
  • Quel produit analyser ? Que représente-t-il sur le marché, pour l’entreprise ?
  • Quels bénéfices tirer de cette analyse fonctionnelle (AF) ?
  • Quelles sont les implications possibles avec d’autres projets ?

Un outil incontournable pour comprendre, agir et choisir- Nouveauté !


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