Caractérisation fonctionnelle de matériaux piézoélectriques pour la transduction ultrasonore

Contexte

Pour les applications en transduction ultrasonore (comme l’imagerie médicale et l’acoustique sous-marine), les matériaux piézoélectriques à base de plomb en particulier le zircono-titanate de plomb (PZT) et ses compositions dérivées sont aujourd’hui les plus utilisés grâce à leurs excellentes performances. Ils sont également intégrés dans différents procédés de fabrication de composites constitués de phases piézoélectriques et/ou d’une phase inerte (typiquement un polymère). Cependant, suite à l’entrée en vigueur de plusieurs directives au sein l’Union Européenne mais aussi dans d’autres pays à travers le monde visant à limiter l’emploi du plomb dû à sa toxicité, un fort engouement de la communauté scientifique internationale existe pour développer de nouveaux matériaux sans plomb possédant des propriétés très proches de ceux contenant du plomb et actuellement utilisés par les industriels. Avec l’augmentation des capacités de calcul des ordinateurs, de plus en plus de professionnels du domaine des transducteurs ultrasonores passent par une étape de design très complet des transducteurs, notamment en FEM (méthode des éléments finis), avant leur fabrication. Cette augmentation de l’utilisation des FEM pallie les modèles analytiques simplifiés qui ne peuvent plus être utilisés depuis la complexification géométrique des transducteurs et de leur miniaturisation. Cependant, les résultats obtenus par FEM sont très dépendants des paramètres du matériau piézoélectrique qui sont donnés en entrée du modèle (tenseurs élastique, diélectrique et piézoélectrique). Pour cela des méthodes de caractérisations en limitant le nombre d’échantillons doivent être développées pour ces nouveaux matériaux sans plomb. Ce travail se fera dans le cadre d’un projet européen avec des échanges réguliers avec d’autres laboratoires et industriels européens.

Le détail du sujet de thèse est à retrouver sur le lien ci dessous.