Synthèse de bâtonnets inorganiques piédzoélectriques et mise en forme de fibres composites piézoélectriques

Abstract

La conversion piézoélectrique des vibrations mécaniques en énergie électrique est une approche prometteuse pour alimenter l'électronique embarquée et pour développer de nouveaux capteurs. Les matériaux piézoélectriques conventionnels se présentent généralement sous la forme de films minces ou de cristaux fragiles. La mise en œuvre de matériaux piézoélectriques sous forme de fibres flexibles permettrait leur incorporation dans des textiles intelligents et de nouvelles structures fonctionnelles. Les fibres inorganiques ont des propriétés piézoélectriques exceptionnelles mais sont très fragiles. Les fibres polymères organiques sont flexibles mais ne rivalisent pas encore avec les matériaux inorganiques en termes d'efficacité piézoélectrique. Dans ce travail, nous combinons l'efficacité des matériaux inorganiques piézoélectriques, comme inclusions, et la flexibilité de l'alcool polyvinylique, comme matrice. Les fibres composites sont fabriquées par un procédé conventionnel de filage par voie humide. Les propriétés piézoélectriques et mécaniques des films et des fibres composites sont comparées. Les composites sont chargés de particules de BaTi01, de nano-bâtonnets de ZnO dopé ou de de NaNb03. La forme anisotrope du ZnO et du NaNb03 est utilisée pour favoriser le transfert des contraintes mécaniques de la matrice polymère vers les particules piézoélectriques. La synthèse hydrothermale de ZnO dopé au lanthane ou au vanadium et de NaNb03 sont détaillées. L'effet de la fonctionnalisation des particules par l'acide gallique ou de la dopamine sur les propriétés électromécanique est aussi présenté.