L'Agence nationale de la recherche Des projets pour la science

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(DS0303) 2016
Projet NanoPiC

Etude du comportement piézoélectrique multi-échelles de composites innovants micro- et nano-structurés

Le projet NanoPiC a pour but de fabriquer des matériaux piézoélectriques innovants et ayant des propriétés améliorées, à partir de composites céramiques - polymère structurés. La structuration à différentes échelles (du micron au nanomètre) sera réalisée par gravure de films minces de céramiques de BNT. Le choix de ces céramiques est basée sur le double aspect d'un matériau non toxique et présentant des propriétés piezoélectriques élevées (d33 = 80/120 pm/V). Un polymère fluoré passif ou actif (PVDF ou PVDF-TrFE) sera incorporé par greffage à partir des surfaces céramiques afin de renforcer la cohésion interfaciale entre les deux matériaux. Sous forme cristalline polaire, ces polymères fluorés présentent l’intérêt d'avoir un coefficient piézoélectrique élevé par rapport aux autres matériaux polymères (|d33| = 20/30 pC/N). La combinaison des techniques de gravure des céramiques et de greffage du polymère pour la fabrication des composites structurés est une approche totalement originale et novatrice.
Dans le cas du PVDF, la structuration des domaines du micron au nanomètre présente un intérêt majeur sur la structure cristalline du polymère et peut entrainer un changement de phase (non polaire/polaire) induit par le confinement, rendant ainsi le polymère initialement passif, actif.
La caractérisation piézoélectrique des composites sera réalisée à l'échelle macroscopique afin de sonder la réponse piézoélectrique globale du matériau. Dans ce cas, les paramètres de polarisation (direction du champs électrique, temps et température) auront un rôle majeur et permettront une polarisation en parallèle ou en anti-parallèle des domaines céramiques et polymères, c'est-à-dire une compensation ou une addition des propriétés piézoélectriques. En complément, des études piézoélectriques locales seront réalisées par PFM (Piezoelectric Force Microscopy) dans le but d'évaluer l'impact de la taille (domaines micrométriques ou nanométriques) et de l'environnement (par exemple dans le cas des domaines céramiques, influence de l'ajout d'un polymère passif ou actif, influence du greffage...) des domaines céramiques et polymères sur les performances piézoélectriques. La compréhension des comportements piézoélectriques multi-échelles de ces matériaux composites structurés est d'une part, un enjeu scientifique fort et d'autre part, ouvre la voie à l'utilisation de ces matériaux pour des applications dans le domaine des pMUT (piezoelectric Micro machined Ultrasonic Transducers).

Partenaires

ICGM Institut Charles Gerhardt Montpellier

IEMN Institut d'Electronique de Microelectronique et de Nanotechnologie

UMET Unité Matériaux et Transformation

UCCS Université d'Artois - Unite de catalyse et Chimie du solide

Aide de l'ANR 500 580 euros
Début et durée du projet scientifique - 48 mois

 

Programme ANR : (DS0303) 2016

Référence projet : ANR-16-CE08-0025

Coordinateur du projet :
Madame Sophie Barrau (Unité Matériaux et Transformation)

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.