Procédés de mélangeage et broyage des poudres appliqués aux céramiques pour l'électronique - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Hdr Année : 2010

Powder mixing and grinding processes applied to ceramics for electronics

Procédés de mélangeage et broyage des poudres appliqués aux céramiques pour l'électronique

Résumé

Ce recueil est composé de trois grandes parties. Dans la première partie CV j’ai pu retracer ma carrière de chercheur depuis les dix années qui me séparent de la soutenance de ma thèse. Je retiendrai personnellement le plaisir d’exercer ce métier d’enseignant chercheur ou l’on acquière de jour en jour des connaissances qu’il faut faire partager aussi bien à la communauté scientifique, qu’à nos étudiants. Le bilan de ces 10 ans me semble respectable compte tenu de la taille de notre structure, de son isolement et du manque de moyens humains. Je mettrai en avant mes encadrements de thèses (2 soutenues et 3 en cours), ma production scientifique, mes responsabilités dans l’organisation de conférences sur le site de Cherbourg et notamment le congrès Electroceramics en 2004 qui fut une extraordinaire aventure et ma responsabilité dans l’animation de l’équipe de recherche CCCP depuis maintenant 5 ans. Je tiens encore une fois à préciser que la plupart des travaux de recherche menés dans l’équipe ont été des sujets industriels traités en collaboration avec l’industrie. J’ai réussi à prendre la relève de Jean Marie au pied levé, trouver de nouveaux financements (contrats industriels et surtout le projet ANR « cheapcoponents ») et donner une taille critique à l’équipe. J’espère que l’équipe pourra continuer sa progression dans l’avenir incertain du LUSAC. J’ai choisi de développer plus particulièrement la seconde partie concernant le mélange et broyage des compositions céramiques que je considère comme la réelle spécificité de l’équipe céramique du LUSAC. Après un rappel des principales considérations théoriques sur la dispersion des poudres minérales dans les barbotines, nous avons présenté des études du mélangeage et broyage des poudres sur des applications de céramiques pour l’électronique : des résonateurs hyperfréquence, des céramiques CTN ou encore des compositions diélectriques pour condensateurs. Dans tous les cas, nous avons pu montrer qu’il était primordial dans une phase préliminaire au broyage d’essayer de disperser au mieux les barbotines de façon à éliminer les floculats et agglomérats, d’obtenir une barbotine suffisamment fluide pour pouvoir entreprendre l’étape de broyage avec une bonne efficacité et ce en jouant conjointement sur le contrôle du pH de la barbotine et/ou l’ajout de dispersant. La rhéologie s’avère alors un outil extrêmement efficace pour le céramiste. Ensuite au cours du broyage, il faut également veiller à maintenir les conditions de dispersion de la barbotine constantes (par un contrôle de la barbotine et un ajustement du pH ou des ajouts de dispersant) pour garder une bonne efficacité de broyage, pour éviter la réagglomération quand les contraintes de cisaillement diminuent (soit en sortie de broyeur continu, soit à l’arrêt du broyeur) ou pour éviter tout simplement une forte agglomération pendant le broyage : « la prise en masse ». Il est alors possible d’obtenir des mélanges de poudres bien homogène, à grains fins (taille nanométrique) qui seront plus réactives et pourront conduire à la formation de phases pures quand celles-ci sont en général difficiles à obtenir, à de meilleures frittabilités, à des microstructures nanométriques dans le cadre de frittage rapide ultérieur (frittage flash, SPS ou micro-onde…)… Les perspectives de la démarche que nous avons entreprise au laboratoire (maîtrise des conditions de dispersion, puis broyage avec des broyeurs à haute énergie) sont alors sans limite car applicables à toutes les compositions céramiques. La troisième partie est un recueil de publications ou de travaux non encore publiés sur les études autres que les études de mélangeage broyage. Nous y retrouvons des travaux sur les résonateurs hyperfréquence où sont relatées les études sur les mélanges de phases La2/3TiO3-(Zr,Sn,Ti)O4 qui permettent d’obtenir des matériaux avec des permittivités variant entre 35 et 70. Nous sommes engagés pour les années à venir, dans le cadre d’un projet ANR « cheapcomponents » en partenariat avec l’entreprise TEMEX, à travailler sur l’optimisation des propriétés hyperfréquence des compositions de permittivité 30 pour remplacer le BaZn1/3Ta2/303 dont le cout de production devient trop élevé. Il y a une thèse en cours sur ce sujet, celle de Brahim Itaalit, dont j’assure l’encadrement. Les études sur les thermistances CTN dans la gamme de température ambiante - 1000°C ont également débuté au LUSAC via un partenariat industriel avec Valéo et Vishay (ex BC component). Nous avons pu montrer la faisabilité de tel capteurs de températures et déterminer la façon de moduler les propriétés électriques, en étudiant des compositions complexes de formulation aY2O3 - (1-a)Y(CrxMn1-x)O3. Il y a eu une thèse soutenue, celle d’Alexis Ngueteu Kamlo, sur ce sujet que j’ai pleinement encadré. Les perspectives d’études portent sur la compréhension des mécanismes de vieillissements de ces capteurs. Les travaux sur les condensateurs multicouches à base de MgTiO3 ont également étaient traités de façon contractuelle, à travers deux grands contrat avec TEMEX. Le premier contrat portait sur la faisabilité de condensateurs avec des électrodes en métal non noble, et Jérome Bernard que j’ai encadré au cours de sa thèse, a pu montrer cette faisabilité grâce à des ajouts de LiF et l’utilisation du Cuivre comme électrode interne. Le second contrat est en cours dans le cadre du second volet du projet ANR. La thèse de Régis Quercioli, dont j’assure une partie de l’encadrement, porte sur la possibilité d’utilisé l’Argent comme électrode interne. Enfin certaines opportunités peuvent donner de nouvelles voies à étudier, c’est ainsi que les études précédemment évoquées sur les condensateurs ont pu déboucher sur un sujet concernant le développement de capteurs d’humidité céramique qui est le sujet actuel de thèse d’Ahmad Kassas. Cette étude est inscrite dans un projet CPER (GR2TC). Les perspectives avenirs de recherche personnelle et de l’équipe CCCP sont donc toutes tracées pour les quelques années à venir puisque inscrites dans de grands projet ANR et CPER.
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Identifiants

  • HAL Id : tel-04056888 , version 1

Citer

David Houivet. Procédés de mélangeage et broyage des poudres appliqués aux céramiques pour l'électronique. Matériaux. Université de Caen Normandie, 2010. ⟨tel-04056888⟩
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