Influence du mode de frittage sur les propriétés de KNN : de la piézoélectricité à la thermoélectricité - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2017

Influence du mode de frittage sur les propriétés de KNN : de la piézoélectricité à la thermoélectricité

Résumé

(K0.5Na0.5)NbO3 (KNN) est un composé blanc qui présente une structure pérovskite [1]. Il est très étudié comme matériaux piézoélectrique sans plomb depuis que Saito et al. [2] ont rapporté des valeurs importantes de d33 en 2004. Toutefois, il est difficile d’obtenir des céramiques denses de KNN par frittage conventionnel (environ 1100°C) du fait de la volatilisation des alcalins et/ou de la formation de phases secondaires [3]. L’utilisation du SPS (920°C- 50 Mpa-5 min) permet d’obtenir des céramiques denses, de couleur noire, avec une densité relative supérieure à 96 % [3]. La couleur noire des céramiques est due à une non-stœchiométrie en oxygène. Ces céramiques présentent des pertes électriques élevées. Un recuit de 5 heures à 900°C sous air permet de restaurer la couleur blanche des céramiques et d’atteindre les meilleures propriétés piézoélectriques (kp = 48 % et kt = 45 %) rapportées pour des céramiques de KNN non dopées. Les céramiques noires obtenues à l’issue du frittage par SPS présentent quand à elles des propriétés thermoélectriques de type n prometteuses [4]. La conductivité électrique n’est que d’environ 102 S/m mais le coefficient de Seebeck est élevé (-(600-700) µV/K). La propriété la plus remarquable comparativement à la pérovskite de référence SrTiO3 [5], est la conductivité thermique qui est basse et stable entre 325 et 1000 K entre 3.5 et 4 Wm-1K-1 (de 10 et 6 Wm-1K-1 pour SrTiO3). Ces propriétés prometteuses nécessitent maintenant d’être optimisées par un contrôle de la non-stœchiométrie en oxygène, par des substitutions aussi bien sur les sites alcalins que sur le site du niobium et par nanostructuration. Références [1] B. Jaffe, W.R. Cook, H. Jaffe, Piezoelectric Ceramics, Academic Press (1971) London. [2] Y. Saito, H. Takao, T. Tani, T. Nonoyama, K. Takatori, T. Homma, T. Nagaya, M. Nakamura, Lead-free piezoceramics, Nature 432 (2004)84-87. [3] M. Bah, F. Giovannelli, F. Schoenstein, G. Feuillard, E. Le Clezio, I. Monot-Laffez, High electromechanical performance with spark plasma sintering of undoped K0.5Na0.5NbO3 ceramics, Ceramics International 40 (2014) 7473-7480. [4] F. Delorme, M. Bah, F. Schoenstein, F. Jean, M. Zouaoui Jabli, I. Monot-Laffez, F. Giovannelli, Thermoelectric properties of oxygen deficient (K0.5Na0.5)NbO3-x ceramics, Materials Letters 162 (2016) 24-27. [5] S.R. Popuri, A.J.M. Scott, R.A. Downie, M.A. Hall, E. Suard, R. Decourt, M. Pollet and J-W.G. Bos, Glass-like thermal conductivity in SrTiO3 thermoelectrics induced by A-site vacancies, RSC Advances 4 (2014) 33720-33723. Céramique, Frittage, SPS, Piézoélectricité, Thermoélectricité, (K0.5Na0.5)NbO3.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-01774911 , version 1 (24-04-2018)

Identifiants

  • HAL Id : hal-01774911 , version 1

Citer

Isabelle Monot-Laffez, Frédéric Schoenstein, Micka Bah, Florian Jean, Fabien Giovannelli, et al.. Influence du mode de frittage sur les propriétés de KNN : de la piézoélectricité à la thermoélectricité. Journées nationales sur le frittage par courant pulsé, Université Paris 13 Oct 2017, Villetaneuse, France. ⟨hal-01774911⟩
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