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Matériaux ultra-durs - Concepts et modélisationsArticle de référence | Réf : AF6632 v1
Auteur(s) : Gustavo DO AMARAL DE ANDRADE SOPHIA
Date de publication : 10 juil. 2013
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Les matériaux à haute permittivité étant très complexes, plusieurs paramètres ont une influence sur leurs propriétés diélectriques et sont donc susceptibles d'être optimisés pour augmenter leur performance. Il est possible de jouer sur la structure de grains du matériau, en augmentant ou en diminuant leur taille, ainsi qu'en modifiant leur homogénéité. On peut aussi modifier les propriétés électroniques des grains et des joints de grains, ce qui altère les caractéristiques des phénomènes de polarisation qu'ils expérimentent.
À un niveau microscopique, la géométrie des composites a une très grande influence sur les propriétés du matériau final et l'interaction chimique entre les charges et la matrice polymère peut modifier fortement cette géométrie, ainsi que leurs propriétés intrinsèques. Le but de ce paragraphe est de décrire les divers phénomènes qui peuvent être employés pour modifier les propriétés du diélectrique dans une direction souhaitée.
3.1 Non-stœchiométrie des céramiques
La plupart des céramiques diélectriques présentent de légères déviations de leur composition stœchiométrique. Le plus souvent, celles-ci prennent la forme de lacunes cationiques ou d'oxygène, mais elles peuvent aussi se présenter sous la forme de cations interstitiels et ou de phases riches en un des cations. Cette variation modifie aussi bien la permittivité que la conductivité du matériau et peut être utilisée pour optimiser ses propriétés selon la direction souhaitée.
Parfois, pour compenser la volatilité d'un des oxydes qui forment les céramiques, un excès cationique est introduit dans les précurseurs du frittage. Cela ne correspond pas à un excès de cation dans le produit mais cela sert plutôt à redresser la composition finale de la céramique vers sa composition stœchiométrique.
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Dans les matériaux IBLC, les lacunes d'oxygène sont déterminantes pour les propriétés diélectriques, aussi bien à l'intérieur du grain qu'au niveau des joints. Il est supposé, par exemple,...
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PHYSIQUE CHIMIE
(1) - XIA (F.), CHENG (Z.Y.), XU (H.), LI (H.), ZHANG (Q.M.), KAVARNOS (G.J.) et al - High electromechanical response in a poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene-chlorofluoroethylene) terpolymer. - Adv. Mater., 14, p. 1574-1577 (2002).
(2) - XU (H.), CHENG (Z.Y.), OLSON (D.), MAI (T.), ZHANG (Q.M.), KAVARNOS (G.J.) - Ferroelectric and electromechanical properties of poly(VDF-TrFE-CTFE) terpolymer. - Appl. Phys. Lett., 78, p. 2360-2362 (2001).
(3) - ZHANG (Q.M.), BHARTI (V.), ZHAO (X.) - Giant electrostriction and relaxor ferroelectric behavior in electron-irradiated poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) copolymer. - Science, 208, p. 2101-2104 (1998).
(4) - BOBNAR (V.), VODOPIVEC (B.), LEVSTIK (A.), KOSEC (M.), HILCZER (B.), ZHANG (Q.M.) - Dielectric properties of relaxor-like vinylidene fluoride-trifluoroethylene-based electroactive polymers. - Macromolecules, 36, p. 4436-4442 (2003).
(5) - KUTNJAK (Z.), FILIPIC (C.), PIRC (R.), LEVSTIK (A.), FARHI (R.), MARSSI (M.E.) - Slow dynamics and periodicity breaking in a lanthanum-modified lead zirconate titanate relaxor system. - Phys....
Paumanok http://www.paumanokgroup.com
KEMET – Notes d'application pour des condensateurs céramiques multicouches (Application notes for multilayer ceramic capacitors) https://www.kemet.com/en/us.html_CerPerChar.pdf
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