Caractérisation électriques des céramiques pendant le Cold Sintering Process – ELECSIR

Le développement des méthodes de densification à basse température présente une avancée majeure dans la mise en forme de matériaux jusqu'à maintenant impossible à obtenir par d'autres procédés. Elles permettent la préparation de multi-matériaux dont les températures de frittage, de stabilité ou la nature chimique ne sont pas compatibles par frittage haute température. Elles permettent aussi la préparation de microstructures ultra-fines ainsi que la densification de matériaux à très faible stabilité thermique. La densification dans des conditions de basses températures est permise par la réactivité chimique obtenue en mettant en présence une phase solide et une phase (minoritaire) liquide. Bien que les mécanismes soient globalement expliqués par des phénomènes de dissolution-transport-précipitation, le détail de ces mécanismes restent encore mal compris et limitent leur utilisation sur l'ensemble des matériaux.
Des travaux récents ont démontré la possibilité de réaliser un suivi par spectroscopie d'impédance électrochimique du système solide/liquide au cours du frittage. Cela permet de suivre en temps réel la contribution des différentes interfaces dans le matériaux (notamment les joints de grains et les interfaces solide/liquide) et a mis en évidence qu'au delà de la densification et de la microstructure, l'état des joints de grains joue un rôle fondamental sur les propriétés globales.
L'objectif de ce projet est de développer cette approche sur plusieurs système de complexité croissante (matériau modèle, puis conducteurs ioniques à densification incomplète, puis composite céramique-polymère aux interfaces multiple) afin de répondre à deux intérêts : i) une étude fondamental de l'influence des leviers chimiques et physiques sur le frittage basse température, et ii) une optimisation des performances de matériaux conducteurs ioniques par frittage de composites céramique-polymère à travers la réduction des résistances d'interfaces au cours du frittage.