Etude de l'évolution microstructurale de précurseurs d'oxyde de zirconium à l'état de gel, xérogel, couche mince et aérosol par diffusion de rayons X

Study of the microstructural evolution of zirconia oxide precursors in state of gel, xerogel, thinlayer and aerogel by X-ray scattering

• Auteur / Autrice : Pascal Lenormand
• Direction : Alain Dauger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des matériaux céramiques et traitements de surface
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie de réflectance

Précurseurs

Zircone

Sol-gel, Procédé

Mots clés libres

Coalescence

Dcrx

Dcrx ir

Résumé

Dans ce travail, nous nous intéressons aux précurseurs de zircone synthétisés par voie sol-gel: gel,xérogel,couche mince et aérogel. L'objectif est de préciser le rôle spécifique des différents états d'agrégation des particules élémentaires constituant ces précurseurs sur l'évolution de leur microstructure au cours de traitements thermiques à basse température. La technique de caractérisation majoritairement utilisée est la diffusion centrale des rayons X. Dans le cas des couches minces, la géométrie du montage expérimental a été adaptée au cas de l'incidence rasante et un appareillage original de réflectrométrie des rayons X,permettant de mesurer leur épaisseur et leur densité,a également été mis au point. Le sol précurseur de zircone est élaboré dans un système n-propoxyde de zirconium,acétylacétone, n-propanol et eau. Pour la composition choisie,la nature colloi͏̈dale du sol est clairement demontrée. Au cours de la gélification, le réseau solide s'établit par un mécanisme d'agrégation amas-amas limité par la diffusion et présente une microstructure fractale. Au cours d'un séchage par étuvage,cette microstructure s'effondre. Le xérogel est alors constitué d'un empilement compact des particules élémentaires du gel. Lors de recuits isothermes à basse température,il cristallise dans la phase quadralique de la zircone. Les cristaux,nanométriques,sont spacialement ordonnés et leur distribution en taille est relativement étroite. Leur croissance est contrôlée par un mécanisme de diffusion de surface. Les films minces sont réalisés par trempage d'un substrat monocristallin d'alumine dans le sol précurseur de zircone. Ils se forment par concentration de ses particules élémentaires à la surface du substrat. Leur évolution microstructurale, lors de recuits isothermes à faible température, est en tout point similaire à celle du xérogel massif et la présence de l'interface couche-substrat ne semble pas jouer un rôle prépondérant.

In this work, we are interested in zirconia precursors synthesised by the sol gel method : gel, xerogel, thin film and aerogel. The objective is to precise the specific role of the various states of aggregation of the elementary particles constituting these precursors on the evolution of their microstructure during a low temperature thermal processing.