Synthèse et frittage par des procédés non conventionnels de composés diélectriques dérivés de la pérovskite de type CaCu3Ti4O12

À l’heure où la miniaturisation des composants électroniques devient un enjeu majeur dans de nombreux secteurs d’activités (automobile, aérospatial, informatique…), le développement de nouvelles familles de matériaux présentant une constante diélectrique élevée et de faibles pertes diélectriques constitue, aujourd’hui encore, un axe de recherche privilégié. C’est le cas de CaCu3Ti4O12, matériau très étudié depuis les années 2000, notamment grâce à sa permittivité relative "exceptionnelle". Les travaux présentés dans cette thèse proposent une étude originale de la synthèse et du frittage de CaCu3Ti4O12 par des procédés non-conventionnels ainsi que sa caractérisation structurale, microstructurale et physique.La première étude porte sur la synthèse conventionnelle et micro-ondes de CaCu3Ti4O12. L’intérêt du chauffage micro-ondes est d’exploiter le couplage micro-ondes/propriétés diélectriques afin de permettre une synthèse rapide de la phase tout en contrôlant sa granulométrie. Par la suite, l’étude s’est consacrée à la compréhension approfondie du frittage naturel de CaCu3Ti4O12. La densification est régie jusqu’à 80% de densité par de la diffusion aux joints de grains. Il s’ensuit au cours du processus à haute température (>1000°C) l’apparition d’une phase liquide entraînant un grossissement granulaire anormal. Le recours à différentes techniques de frittage (atmosphère contrôlée, sous charge par Spark Plasma Sintering ou forgeage) a été employé pour maîtriser la microstructure de CaCu3Ti4O12. En parallèle de cette étude, une attention toute particulière a été portée sur la caractérisation nanostructurale des joints de grains. Pour la première fois, l’analyse fine réalisée en microscopie électronique en transmission révèle la nature exacte de l’ensemble des phases riches en cuivre qui ségrégent aux joints de grains de CaCu3Ti4O12. Enfin, les caractérisations structurales, microstructurales et physiques réalisées sur l’ensemble des céramiques polycristallines et monocristaux permettent d’apporter de nouveaux arguments dans la compréhension des propriétés diélectriques de CaCu3Ti4O12.