PZT

Les céramiques PZT dont des matériaux de formule chimique Pb O 3.



Catégories :

Science des matériaux - Matériau piézoélectrique - Matériau

Les céramiques PZT (Titano-Zirconate de Plomb) (ou LZT pour les anglophones, pour Lead Zirconate Titanate) dont des matériaux de formule chimique Pb (Zrx, Ti1-x) O3.

Ces matériaux sont particulièrement utilisés dans l'industrie à cause de propriétés spécifiques :

Histoire

Les premiers PZT ont été élaborés dès 1954, à partir de découvertes faites par trois physiciens japonais, Yutaka Takagi, Gen Shirane et Etsuro Sawaguchi, à l'Université de Technologie de Tōkyō, vers 1952.

Usages industriels ou dans les produits de consommation courante

résonateur céramique en «Titano-Zirconate de Plomb»

Les céramiques PZT sont employées pour fabriquer des outils de type capteurs ou actionneurs ;

Caractéristiques physiques

La structure cristalline des PZT est de type pérovskite.
La masse volumique du PZT fluctue entre 7500 et 7800 kg/m³

Selon la présence plus ou moindre de Titane (ou de Zirconium), les propriétés du PZT (mécanique, couplage, diélectrique, pertes) changent.

Ce matériau comporte une permittivité spécifiquement importante à la frontière de phase morphotropique (MPB pour morphotropic phase boundary pour les anglophones), près dex= 0, 52. [1]Pour cette valeur x = 0.52, cette famille de matériaux surclasse les autres matériaux piézoélectriques classiques (Quartz, Langasites... ) par ses propriétés piézoélectriques.
Néanmoins les années 2000 ont vu l'émergence de nouveaux matériaux aux propriétés ferroélectriques extraordinaires (un ordre de grandeur plus piézoélectrique que les PZT) que sont les monocristaux ferroélectriques de type pérovskites (PMN-PT, PZN-PT... ).

Ces propriétés font des PZT des composés parmi principaux du domaine de l'électrocéramique.
Dans les produits commercialisés, les PTZ ne sont le plus souvent pas inclus dans leur forme pure mais sous forme de semi-conducteur dopés avec soit des dopants accepteurs, qui créent des trous vacants d'oxygène (anion), doit des dopants "donateurs", qui créent des trous de métal (cation) en facilitant dans les deux cas les mouvements électroniques dans le matériau.

La plupart des PZT durs et mous changent dans leurs constantes piézo-électrique. Ces constantes piézo-électriques sont proportionnelles à la polarisation ou au champ électrique produit par unité de contrainte mécanique, ou inversement à la déformation mécanique produite par unité de champ électrique appliqué au matériau.

Toxicité

Le PZT est classé comme substance dangereuse, enregistrée :

En Fin de vie il doit être traité comme déchet dangereux et dans les pays où ce type de législation et filière existent, pris en charge par la filière DEEE.

Types de présentations

Ces céramiques existent sous différentes formes ;

Voir aussi

Liens externes

Bibliographie

Notes et références

  1. Rouquette J ; Haines, J; Bornand, V; Pintard, M; Papet, Ph; Bousquet, C; Konczewicz, L; Gorelli, FA; Hull, S ; Pressure tuning of the morphotropic phase boundary in piezœlectric lead zirconate titanate ; Journal : Physical Review ; volume70 ; issue=1 ; 2004 ; doi=10.1103/PhysRevB. 70.014108 ; pages. 1–4; Ed : American Physical Society

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